專家信息:
汪大洋 ,吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授。國(guó)際膠體界面科學(xué)領(lǐng)域知名學(xué)者,英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士(FRSC)。1998年在吉林大學(xué)化學(xué)系獲得高分子化學(xué)與物理專業(yè)博士學(xué)位,師從湯心頤、李鐵津、白玉白教授。1999年前往香港科技大學(xué)機(jī)械工程系David C.C.Lam教授研究組做博士后研究,1999年赴德國(guó)馬普膠體界面所Helmuth M?hwald教授領(lǐng)導(dǎo)的界面部工作,先在Frank Caruso博士的研究小組做博士后研究并于2000年獲得洪堡獎(jiǎng)學(xué)金。2003年7月起在界面部擔(dān)任研究組組長(zhǎng)。2010年—2015年在澳大利亞南澳大學(xué)Ian Wark研究所任物理化學(xué)終身研究教授,2015年7月起在墨爾本皇家理工大學(xué)任化工系終身教授。2016年獲聘中組部“**計(jì)劃”專家,同年8月起在吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院任特聘教授。
其主要研究方向包括:水、氣、離子和粒子的界面行為,表面潤(rùn)濕和粘附,相轉(zhuǎn)移,粒子分散與聚集,界面相分離,界面催化,酶等生物材料的包埋,穿越生物界面的藥物傳送,環(huán)境治理和修復(fù)及廢物廢能資源再利用。截至目前已發(fā)表4個(gè)學(xué)術(shù)專著章節(jié)和130余篇高水平研究論文,其中30%以上發(fā)表在化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)雜志上(影響因子>10),其中Angew.、Chem.、Int.、Ed.16篇,共被引用約6300次,H指數(shù)為45。
教育經(jīng)歷:
1993.9 -- 1998.6 吉林大學(xué) > 高分子化學(xué)與物理 > 博士學(xué)位 > 博士研究生畢業(yè)
1989.9 -- 1993.6 吉林大學(xué) > 高分子化學(xué)與物理 > 學(xué)士學(xué)位 > 大學(xué)本科畢業(yè)
工作經(jīng)歷:
2016.8 -- 至今 吉林大學(xué) > 無機(jī)合成與制備化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/化學(xué)學(xué)院 > 物理化學(xué)教授
2015.8 -- 2017.4 墨爾本皇家理工大學(xué)(RMIT University) > 工程部 > 化學(xué)工程教授 > 教授(Continuing Position)
2010.8 -- 2015.6 南澳大利亞大學(xué) (University of South Australia) > Ian Wark Research Institute > 物理化學(xué)教授 > 研究教授(Continuing Position)
2003.7 -- 2010.6 德國(guó)馬普膠體界面所 > 界面部 > 課題組長(zhǎng)(Group Leader)
1999.11 -- 2003.6 德國(guó)馬普膠體界面所 > 界面部 > 博士后 亞歷山大·馮·洪堡獎(jiǎng)學(xué)金資助
1999.1 -- 1999.10 香港科技大學(xué) > 機(jī)械工程學(xué)院 > 博士后
學(xué)術(shù)兼職:
1、2015.1 -- 至今 英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士 (FRSC)。
2、2015.1 -- 至今 美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)Chemistry of Materials雜志顧問委員。
科學(xué)研究:
研究方向:
主要從事與表界面吸附,浸潤(rùn),結(jié)晶行為相關(guān)的基礎(chǔ)問題研究以及相關(guān)膠體界面理論在環(huán)境治理,保護(hù)和修復(fù)的上應(yīng)用研究。
1、離子,分子,和粒子的界面行為;
2、表面浸潤(rùn);
3、膠體顆粒制備,分散,和自組裝;
4、軟物質(zhì),主要是凝膠。
承擔(dān)科研項(xiàng)目情況:
先后承擔(dān)了多項(xiàng)德國(guó)、澳大利亞政府和工業(yè)界研究項(xiàng)目,資助金額超過300萬美元。
課題組介紹:
汪大洋教授課題組過去十多年所從事的研究工作一直瞄準(zhǔn)功能界面化學(xué)與材料的前沿領(lǐng)域,在相關(guān)領(lǐng)域積淀了深厚的理論基礎(chǔ)和豐富的研究經(jīng)驗(yàn),相關(guān)研究成果具有原創(chuàng)性,被國(guó)際同行廣泛認(rèn)可和關(guān)注,特別是:
1. 發(fā)現(xiàn)了粒子“前所未有”的界面行為,在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了納米粒子在油水界面雙向可控穿越,為建立可克服生物屏障的定向納米載藥系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
2. 在深入理解水分子局部結(jié)構(gòu)和屬性的基礎(chǔ)上,首次揭示了溫度調(diào)節(jié)的水分子獨(dú)特的溶劑化過程。重新定義了固體表面的親水性和疏水性,這為油/水分離和去乳化膜或?yàn)V器的技術(shù)提供了全新的思路。
3. 將分子模擬和超分子化學(xué)概念成功引入到膠體粒子的定向自組裝,是創(chuàng)新性提出“超粒子”的先行者。首次實(shí)現(xiàn)了帶電粒子靜電作用調(diào)節(jié)下的各向異性聚集,并且提出相關(guān)相互作用模型理論。
4. 利用納米粒子穩(wěn)定乳液和界面溶劑相互作用原理,實(shí)現(xiàn)了多種生物催化酶、納米粒子和藥物的有效包埋,在體內(nèi)和體外生物檢測(cè)、疾病治療和生物催化等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
目前課題組的工作側(cè)重于揭示與支撐人類健康、復(fù)合材料、建筑和自然環(huán)境相關(guān)的分子相互作用基本原理及其應(yīng)用研究, 探求微觀世界的各種分子,離子,粒子間的相互作用行為演化為紛繁復(fù)雜的宏觀物理化學(xué)現(xiàn)象的途徑,規(guī)律和模型。特別是期冀揭示在我們所賴以生存的非手性自然環(huán)境中,手性分子是如何被誘導(dǎo),拆分和選擇性地以單一手性構(gòu)象存在的物理化學(xué)基本原理。具體展開以下科研工作:
1. 粒子的界面行為物理化學(xué)及其在生物醫(yī)用方面的應(yīng)用研究
利用納米粒子作為分子模型來研究體相和界面水介質(zhì)中,水、氣和分子之間的相互作用,揭示主導(dǎo)粒子在水、有機(jī)或氣相介質(zhì)中分散的基本規(guī)律,理解粒子在體相和界面水介質(zhì)中彼此是如何相互作用,以及他們與界面是如何相互作用的。以此建立DNA和蛋白質(zhì)在非手性的水環(huán)境中選擇性自組織成獨(dú)特手性結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)基礎(chǔ),并將相關(guān)研究應(yīng)用到以下兩個(gè)方面:(a)開發(fā)創(chuàng)新型藥物輸送策略,以跨越體內(nèi)的生物屏障(如腦血屏障),實(shí)現(xiàn)藥物的高效輸送;(b)建立新型固定酶、細(xì)菌和酵母的方法并用作生物催化,為生物燃料生產(chǎn)和環(huán)境修復(fù)提供新的策略。
2. 固體表面浸潤(rùn)性的分子基礎(chǔ)及其在油水分離方面的應(yīng)用研究
在深入理解水分子局部結(jié)構(gòu)和屬性的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步揭示”固體表面的親水性和疏水性”的物理化學(xué)本質(zhì)和分子相互作用基礎(chǔ),理解表面與界面科學(xué)領(lǐng)域中這一關(guān)鍵的科學(xué)問題。應(yīng)用該研究成果開發(fā)高效、廉價(jià)和可規(guī)模生產(chǎn)的濾膜或?yàn)V器,用于油/水分離和去乳化,解決石油回收、公用設(shè)施和工業(yè)廢水清理和油污補(bǔ)救的關(guān)鍵難題。
3. 納米通道仿生構(gòu)建及其在鹽水淡化中的應(yīng)用研究
研究水、離子和分子通過納米尺寸通道的界面性質(zhì),豐富我們對(duì)細(xì)胞體系離子通道功能相關(guān)的知識(shí);并通過仿生的方法構(gòu)建具有特殊微觀結(jié)構(gòu)和界面性質(zhì)的功能材料,為海水淡化膜新技術(shù)的發(fā)展提供開創(chuàng)性的靈感和方法。
4. 高速工業(yè)發(fā)展條件下的新型廢物處理新技術(shù)
基于分子相互作用基本原理,創(chuàng)建簡(jiǎn)單而精妙的方法,發(fā)展固液氣臨界條件下智能處理、回收和再利用市政和工業(yè)固體廢物、廢水和空氣污染物的方法, 可為工業(yè)、仿生工程和制造等方面的產(chǎn)出帶來指數(shù)增長(zhǎng),減少能源消耗及其對(duì)環(huán)境的不利影響,解決當(dāng)今資源日益缺乏所帶來的社會(huì)和工業(yè)重大挑戰(zhàn),為建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的未來開辟新的途徑。
科研成果:
1、高聚物/無機(jī)納米粒子復(fù)合體系的合成及其催化性能研究 劉杰強(qiáng);劉春明;劉鳳岐;于劍峰;汪大洋 吉林大學(xué) 2001
發(fā)明專利:
[1]解仁國(guó),姚佳利,汪大洋 ,楊文勝. 一種超高熒光效率的三元金屬鹵化物及制備方法[P]. CN114032091A,2022-02-11.
[2]解仁國(guó),姚佳利,汪大洋 ,楊文勝. 一種提高零維鈣鈦礦材料熒光效率的方法[P]. CN114032098A,2022-02-11.
[3]解仁國(guó),張志男,汪大洋 ,楊文勝. 一種錫摻雜三元金屬鹵化物材料及制備方法[P]. CN113969170A,2022-01-25.
[4]解仁國(guó),郭雪源,張資序,汪大洋 ,楊文勝. 一種非鉛金屬鹵化物高效閃爍體材料及制備方法[P]. CN112521939B,2022-01-18.
[5]汪大洋 ,景麗萍,王博,解仁國(guó). 一種具有殺菌功能的鹵胺化的金屬有機(jī)骨架材料的制備方法[P]. CN112961366B,2022-01-04.
[6]解仁國(guó),黃丹,汪大洋 ,楊文勝. 一種Na摻雜Cs-(2)SbAgCl-(6)雙層鈣鈦礦納米材料的制備方法[P]. CN109824086B,2021-10-22.
[7]解仁國(guó),張資序,汪大洋 ,楊文勝. 一種高熒光效率Cs-(2)Ag-(x)Na-(1-x)InCl-(6)雙層鈣鈦礦的制備方法[P]. CN109777403B,2021-10-12.
[8]解仁國(guó),郭雪源,張資序,汪大洋 ,楊文勝. 一種X射線黃色熒光閃爍體材料及制備方法[P]. CN112521940B,2021-09-21.
[9]解仁國(guó),劉峰,汪大洋 ,楊文勝. 一種具備光波導(dǎo)性質(zhì)的0維銻化物單晶的制備方法[P]. CN112725899B,2021-09-21.
[10]張穎,郭雪源,張資序,汪大洋 ,楊文勝. 一種簡(jiǎn)單高效合成Cs-2AgI-3鈣鈦礦的方法[P]. CN110790300B,2021-08-31.
[11]解仁國(guó),姚佳利,張資序,汪大洋 ,楊文勝. 一種高效合成Cs-2AgCl-3全無機(jī)非鉛鈣鈦礦的方法[P]. CN110938428B,2021-08-31.
[12]張穎,姚佳利,解仁國(guó),張資序,汪大洋 ,楊文勝. 一種簡(jiǎn)單合成CsAg-2I-3純相無機(jī)非鉛鈣鈦礦的方法[P]. CN110790299B,2021-07-13.
[13]解仁國(guó),郭雪源,張資序,汪大洋 ,楊文勝. 一種高效合成Cs-2AgBr-3非鉛全無機(jī)鈣鈦礦的方法[P]. CN110862103B,2021-07-06.
[14]解仁國(guó),楊悅,汪大洋 ,楊文勝. 一種低溫合成尺寸均一CsPbBr-3鈣鈦礦納米棒的方法[P]. CN110015685B,2021-06-15.
[15]汪大洋 ,景麗萍,王博,解仁國(guó). 一種具有殺菌功能的鹵胺化的金屬有機(jī)骨架材料的制備方法[P]. CN112961366A,2021-06-15.
[16]汪大洋 ,王博,解仁國(guó). 一種在物品表面形成具有殺病毒功能的涂層及其涂覆方法[P]. CN112962315A,2021-06-15.
[17]解仁國(guó),張資序,汪大洋 ,楊文勝. 一種高熒光效率Mn摻雜Cs-2AgInCl-6的合成方法[P]. CN109880618B,2021-05-25.
[18]解仁國(guó),張資序,姚佳利,汪大洋 ,楊文勝. 一種簡(jiǎn)單合成CsAgCl-2純相無機(jī)非鉛鈣鈦礦的方法[P]. CN110937623B,2021-05-14.
[19]解仁國(guó),劉峰,汪大洋 ,楊文勝. 一種具備光波導(dǎo)性質(zhì)的0維銻化物單晶的制備方法[P]. CN112725899A,2021-04-30.
[20]解仁國(guó),張資序,汪大洋 ,楊文勝. 一種簡(jiǎn)單高效合成CsAgBr-2鈣鈦礦的方法[P]. CN110817929B,2021-04-20.
[21]解仁國(guó),郭雪源,張資序,汪大洋 ,楊文勝. 一種非鉛金屬鹵化物高效閃爍體材料及制備方法[P]. CN112521939A,2021-03-19.
[22]解仁國(guó),郭雪源,張資序,汪大洋 ,楊文勝. 一種X射線黃色熒光閃爍體材料及制備方法[P]. CN112521940A,2021-03-19.
[23]汪大洋 ,王博. 一種能在物品表面形成殺菌涂層的鹵胺及在物品表面形成殺菌涂層的方法[P]. CN111116406B,2020-12-25.
[24]張穎,李思,解仁國(guó),汪大洋 . 一種高熒光紅光發(fā)射的Mn:CsPbCl_3納米簇的制備方法[P]. CN108753284B,2020-11-24.
[25]汪大洋 ,陶琦. 一種在物品表面制備具有自清潔功能的高分子涂層的方法[P]. CN109731752B,2020-11-03.
[26]汪大洋 ,王博. 一種能在物品表面形成殺菌涂層的鹵胺及在物品表面形成殺菌涂層的方法[P]. CN111116406A,2020-05-08.
[27]張穎,劉峰,解仁國(guó),汪大洋 ,楊文勝. 一種二十六面體CsPbX_3鈣鈦礦納米晶的制備方法[P]. CN108238631B,2019-12-06.
[28]張穎,楊悅,解仁國(guó),汪大洋 ,楊文勝. 一種尺寸可控的CsPbX_3鈣鈦礦納米晶的制備方法[P]. CN108101102B,2019-11-12.
[29]汪大洋 ,陶琦. 一種在物品表面制備具有自清潔功能的高分子涂層的方法[P]. CN109731752A,2019-05-10.
[30]解仁國(guó),王迪,彭路成,汪大洋 ,楊文勝. 一種高穩(wěn)定性的水溶性CsPbX3鈣鈦礦納米晶的制備方法[P]. CN107381625B,2019-02-15.
[31]楊文勝,韓延?xùn)|,汪大洋 . 一種單分散、小尺寸的二氧化硅納米粒子的制備方法[P]. CN106829974B,2018-12-25.
[32]張穎,李思,解仁國(guó),汪大洋 . 一種高熒光紅光發(fā)射的Mn:CsPbCl3納米簇的制備方法[P]. CN108753284A,2018-11-06.
[33]解仁國(guó),李思,汪大洋 . 一種顏色可調(diào)的小尺寸Mn:CsPbCl3納米晶的制備方法[P]. CN108585030A,2018-09-28.
[34]張穎,劉峰,解仁國(guó),汪大洋 ,楊文勝. 一種二十六面體CsPbX3鈣鈦礦納米晶的制備方法[P]. CN108238631A,2018-07-03.
[35]張穎,楊悅,解仁國(guó),汪大洋 ,楊文勝. 一種尺寸可控的CsPbX3鈣鈦礦納米晶的制備方法[P]. CN108101102A,2018-06-01.
[36]解仁國(guó),王迪,彭路成,汪大洋 ,楊文勝. 一種高穩(wěn)定性的水溶性CsPbX3鈣鈦礦納米晶的制備方法[P]. CN107381625A,2017-11-24.
[37]楊文勝,韓延?xùn)|,汪大洋 . 一種單分散、小尺寸的二氧化硅納米粒子的制備方法[P]. CN106829974A,2017-06-13.
[38]吳通好,于劍鋒,楊洪茂,劉志強(qiáng),汪大洋 ,劉鳳歧. 苯酚過氧化氫羥化合成苯二酚的微孔樹脂鑲嵌的納米粒子催化劑[P]. CN1053389C,2000-06-14.
[39]劉鳳岐,汪大洋 ,劉志強(qiáng),湯心頤,于劍鋒,吳通好. 一種以過氧化氫為氧源的有機(jī)物羥化反應(yīng)用催化劑及其制備[P]. CN1167012,1997-12-10.
[40]吳通好,于劍鋒,楊洪茂,劉志強(qiáng),汪大洋 ,劉鳳歧. 苯酚過氧化氫羥化合成苯二酚的微孔樹脂鑲嵌的納米粒子催化劑[P]. CN1143539,1997-02-26.
論文專著:
發(fā)表部分英文論文:
1.Han, T.; Ma, Z.; Wang. D. : Biofouling-Inspired Growth of Superhydrophilic Coating of Polyacrylic Acid on Hydrophobic Surfaces for Excellent Anti-Fouling ACS Macro Lett. 10(2021) 354 – 358.
2.Tao, Q.; Huang, S.; Li, X.; Chu, X.-F.; Lu, X.; Wang, D. : Counterion-Dictated Self-Cleaning Behavior of Polycation Coating upon Water Action: Macroscopic Dissection of Hydration of Anions Angew. Chem. Int. Ed. 59(2020), 14466 –14472.
3.Cheng, C.; Cai, Y.; Guan, G.; Yeo, L.; Wang, D. : Hydrophobic-Force-Driven Removal of Organic Compounds from Water by Reduced Graphene Oxides Generated in Agarose Hydrogels Angew. Chem. Int. Ed. 57(2018), 11177 –11181.
4.Facal, P. M.; Cheng, C.; Sedev, R.; Stocco, A.; Binks, B. P.; Wang, D. : Van der Waals Emulsions: Emulsions Stablized by Hydrophilic Particles via van der Waals Angew. Chem. Int. Ed. 57(2018), 9510 –9514.
5. Huang, S.; Wang, D .: A Simple Nanocellulose Coating for Self-Cleaning upon Water Action: Molecular Design of Stable Surface Hydrophilicity, Angew. Chem. Int. Ed. 56 (2017), 9053-9057.
6. Cheng, C.; Wang, D .: Hydrogel-Assisted Transfer of Graphene Oxide into Nonpolar Organic Media for Oil Decontamination, Angew. Chem. Int. Ed. 55(2016), 6853-6857.
7. Liu, X.; Leng, C.; Yu, L.; He, K.: Brown, L. J.; Chen, Z.; Cho, J.; Wang, D .: Ion-Specific Oil Repellency of Polyelectrolyte Multilayers in Water: Molecular Insight into Charged Surface Hydrophilicity, Angew. Chem. Int. Ed. 54(2015), 4851-4856
8.He, K.; Duan, H.; Chen, G. Y.: Liu, X.; Yang, W.; Wang, D.; “Cleaning of Oil Fouling with Water Enabled by Zwitterionic Polyelectrolyte Coatings: Overcoming the Imperative Challenge of Oil-Water Separation Membranes, ACS Nano 2015, 9, 9188-9198
9. Xia, H.; Su, G.; Wang, D .: Size-Dependent Electrostatic Chain Growth of pH-Sensitive Hairy Nanoparticles, Angew. Chem. Int. Ed. 52 (2013), 3726 –3730.
10. Stocco, A., Chanana, M., Su, G., Cernoch, P., Binks, B. P., Wang, D .: Bidirectional nanoparticle crossing of oil-water interfaces induced by different stimuli: in-depth insight to phase transfer, Angew. Chem. Int. Ed. 51 (2012) 9647-9651.
11. Mao, Z., Cartier, R., Hohl, A.; Farinacci, M.; Dorhoi, A.; Nguyen, T.-L., Mulvaney, P., Ralston, J.; Kaufmann, S.; Mohwald, H.; Wang, D.: Cells as factories for humanized encapsulation, Nano Lett. 11 (2011) 2152-2156.
12. Wu, C.; Bai, S.; Ansorge-Schumacher, M.; Wang, D .: Nanoparticle Cages for Enzyme Catalysis in Organic Media, Adv. Mater. 23 (2011), 5694-5699.
13. Zhang, H., Wang, D .: Controlling Chain Growth of Charged Nanoparticles Using Interparticle Electrostatic Repulsion, Angew. Chem. Int. Ed. 47(2008) 3984-3987.
14. Edwards, E. W., Chanana, M., Wang, D ., Möhwald, H.: Stimuli-Responsive Reversible Transport of Nanoparticles across Water-Oil Interfaces, Angew. Chem. Int. Ed. 47(2008) 320-323.
15. Zhang, G.; Wang, D .; Möhwald, H.: Decoration of Au Nanodots on Microspheres – Giving Colloidal Spheres Valences, Angew. Chem. Int. Ed. 44(2005), 7767-7770.
16. Duan, H. W., Wang, D ., Kurth, D., Möhwald, H.: Directing Self-Assembly of Nanoparticles at Water/Oil Interfaces, Angew. Chem. Int. Ed. 43 (2004), 5639-5642.
發(fā)表中文論文:
[1]馬卓遠(yuǎn),汪大洋 .分子自組裝單層膜的表面浸潤(rùn)性研究現(xiàn)狀和展望[J].高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào),2021,42(04):1031-1042.
[2]張剛,趙志遠(yuǎn),汪大洋 .膠體刻蝕納米結(jié)構(gòu)化表面的構(gòu)筑與應(yīng)用[J].高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào),2010,31(05):839-854.
[3]王剛,魏莉,洪霞,汪大洋 ,楊文勝,劉鳳岐,李鐵津,白玉白.三嵌段共聚物在氣-液界面的有序組裝[J].高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào),2002(05):937-940.
[4]于劍鋒,劉志強(qiáng),劉慶生,汪大洋 ,張文祥,吳通好,孫家鍾.微孔樹脂鑲嵌的α-Fe2O3納米粒子催化苯酚過氧化氫羥化研究[J].高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào),1999(07):134-136.
[5]張剛; 甘霖; 趙志遠(yuǎn); 汪大洋 ; 楊柏. 基于膠體刻蝕的不對(duì)稱微結(jié)構(gòu)制備與組裝[C].2009年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集(上冊(cè)).2009:401.
[6]張剛; 汪大洋 ; 楊柏. 膠體刻蝕與納米圖案化[C].中國(guó)化學(xué)會(huì)第十二屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集.2009:223.
[7]張剛; 汪大洋 ; 楊柏. 基于膠體刻蝕的異質(zhì)納米圖案化[C].2008年兩岸三地高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)研討會(huì)暨第十次全國(guó)高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文集.,2008:178-179.
[8]張剛; 汪大洋 ; 楊柏. 基于結(jié)構(gòu)化膠體晶體的圖案化材料[C].2007年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集(上冊(cè)).2007:403.
榮譽(yù)獎(jiǎng)勵(lì):
1、2020年入選吉林大學(xué)“唐敖慶學(xué)者”卓越教授。
2、2016年國(guó)家海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃特聘教授。
3、2014 年,英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士。
4、2002年,德國(guó)洪堡獎(jiǎng)學(xué)金。
媒體報(bào)道:
追索穿越界面的粒子
——記國(guó)家“**計(jì)劃”特聘專家、吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授汪大洋
1978年,我國(guó)實(shí)施改革開放政策,召開全國(guó)科學(xué)大會(huì),從此走上了經(jīng)濟(jì)騰飛、科技飛躍之路。40年間,我國(guó)科學(xué)事業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,自主核心技術(shù)越來越多,完成了從跟跑到并跑,甚至部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變。對(duì)于科技工作者來說,能夠親身經(jīng)歷這一過程無疑是幸運(yùn)的,是激動(dòng)的,是驕傲的。今天,我國(guó)科技事業(yè)正處于歷史上最好的發(fā)展時(shí)期,沒有人可以預(yù)測(cè)下一個(gè)10年、20年,中國(guó)將取得怎樣的突破。因此,帶著親身參與祖國(guó)發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)目標(biāo)添磚加瓦的深厚執(zhí)念,2016年,國(guó)際膠體界面科學(xué)領(lǐng)域知名學(xué)者汪大洋放棄了墨爾本皇家理工大學(xué)工程院化工系終身教授職位,以“千人計(jì)劃”特聘專家的身份加入母校吉林大學(xué)任教。
結(jié)緣界面粒子 探尋科學(xué)奧秘
有詩云:“嶺外音書斷,經(jīng)冬復(fù)歷春,近鄉(xiāng)情更怯,不敢問來人。”時(shí)隔18年,再次站在吉林大學(xué)的校園內(nèi),看著來來往往、說說笑笑的學(xué)生,唏噓感慨之余,汪大洋不禁回想起自己的大學(xué)生活。
1989年,年輕的汪大洋告別了父母親友,背起行囊離開了老家遼寧,前往吉林大學(xué)化學(xué)系學(xué)習(xí)高分子材料。讀博時(shí),由于導(dǎo)師的身體欠佳,他被轉(zhuǎn)到了一個(gè)做高分子化學(xué)與物理研究的課題組,從材料學(xué)的角度展開了探索。當(dāng)時(shí)的他對(duì)于以后要從事的研究還沒有一個(gè)明確的規(guī)劃。
讀萬卷書行萬里路,對(duì)汪大洋來說,豐富的閱歷是一筆寶貴的人生財(cái)富。在吉林大學(xué)夯實(shí)基礎(chǔ)后,他的視野和腳步開始向外拓展。博士畢業(yè)以后,他獲得德國(guó)洪堡基金的資助,前往德國(guó)馬普膠體界面所界面部,在Helmuth M?hwald教授的界面部做博士后研究!拔曳浅8屑の耶(dāng)時(shí)的導(dǎo)師M?hwald教授,是他幫助我從一個(gè)初出茅廬、沒有經(jīng)驗(yàn)的年輕人,逐漸變成了一名明確自己的研究方向,并且有能力為之不斷追尋的科研工作者。”時(shí)隔多年,回憶起導(dǎo)師,汪大洋依然難掩感激之情。
最初,汪大洋更多的是從事材料學(xué)的研究,測(cè)試材料的相關(guān)性能。而每當(dāng)完成一項(xiàng)測(cè)試之后,他們總會(huì)創(chuàng)作一個(gè)模型去解釋自己的研究成果;蛟S是因?yàn)槟贻p,當(dāng)時(shí)汪大洋和同事們總是嘗試用一些很復(fù)雜、高端的模型去解釋數(shù)據(jù)。有一次,M?hwald教授看到了他們的做法,老先生先是夸獎(jiǎng)了他們的模型,稱其非常漂亮,隨后問他們能否制造出更簡(jiǎn)單的模型,以更簡(jiǎn)單的機(jī)理來解釋。就這樣,汪大洋和同事漸漸放棄了對(duì)復(fù)雜模型的追尋,轉(zhuǎn)而努力以更為簡(jiǎn)單易懂的方式去解釋成果。
在搏擊較量中,出招過多就是多余無效的招數(shù)太多,有效的招數(shù)少;醫(yī)生開的藥方越多,就越是把握不好方法,才用那些判斷不準(zhǔn)的藥來試。正所謂大道至簡(jiǎn),把復(fù)雜冗繁的表象層層剝離之后就是事物最本質(zhì)的大道理。這也是物理化學(xué)所追求的本質(zhì),汪大洋漸漸開始明白。
2003年,汪大洋被任命為馬普膠體界面所界面部研究組組長(zhǎng),這一當(dāng)就是7年。由于馬普研究所的教授都是政府直接下發(fā)科研經(jīng)費(fèi),且原則上不允許申請(qǐng)專利,所以他們沒有經(jīng)費(fèi)壓力,也沒有科研轉(zhuǎn)化需求,只專注基礎(chǔ)科研的突破。這7年的心無旁騖給了汪大洋沉浸科學(xué)海洋的機(jī)會(huì),讓他學(xué)會(huì)從物理化學(xué)的角度去思考問題。
在膠體粒子領(lǐng)域,小分子、大分子或納米粒子會(huì)在非共價(jià)力的作用下組合成規(guī)則游戲的物體,這一過程稱為“自組裝”。這里的非共價(jià)力包括范德華力、氫鍵、靜電作用、疏水作用、偶極相互作用等,非人手或機(jī)械可以操控,而需要人們對(duì)于物理化學(xué)的原理加以理解和運(yùn)用。汪大洋曾經(jīng)與導(dǎo)師討論,有沒有可能介入膠體粒子的非共價(jià)力,改變其自組裝方式,讓粒子像原子那樣組裝成各種各樣結(jié)構(gòu)的分子。他不是光提出問題不解決的人,為了達(dá)成這個(gè)看似不可實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想,他帶領(lǐng)組員們發(fā)散思維,最終將分子模擬和超分子化學(xué)概念成功引入到膠體粒子的定向自組裝,創(chuàng)新性地提出“超粒子”的概念。他首次實(shí)現(xiàn)了帶電粒子靜電作用調(diào)節(jié)下的各向異性聚集,并且提出了相關(guān)相互作用模型理論。
瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿 勇攀科研高峰
要探求微觀世界的各種分子、離子、粒子間的相互作用行為,就離不開對(duì)幾種界面的研究。學(xué)術(shù)界通常把不同形態(tài)或不同種類的兩種物質(zhì)之間的交界面叫作界面。3種基本形態(tài)的物體之間存在著以下幾種界面組合:固—固、固—液、固—?dú)、液—液、液—(dú)狻0凑樟?xí)慣,他們將固—?dú)、液—(dú)饨缑娼凶鞴腆w或液體的表面。
進(jìn)入汪大洋的研究世界,你會(huì)發(fā)現(xiàn)那是一個(gè)充滿神奇魅力,又對(duì)國(guó)家發(fā)展非常重要的基礎(chǔ)化學(xué)領(lǐng)域。而他的研究方向,也一直是圍繞國(guó)際前沿和社會(huì)需求,在主線不變的情況下不斷進(jìn)行調(diào)整的。
自2010年赴南澳大學(xué)伊恩沃克研究所任教授以來,汪大洋將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了固—液界面的浸潤(rùn)!敖䴘(rùn)”其實(shí)很好理解,就是液體在與固體接觸時(shí),沿固體表面擴(kuò)展而相互附著。例如把一塊玻璃放進(jìn)水中,取出時(shí)上面會(huì)有水滴附著。從事浸潤(rùn)研究的人往往有很明顯的特點(diǎn):偏物理研究的人只關(guān)心浸潤(rùn)表面的性質(zhì),如親水或疏水,進(jìn)而在這個(gè)基礎(chǔ)上研究親水的效率、速度等,并不會(huì)關(guān)心造成親水或疏水的分子水平起源。但是汪大洋不是這樣,他在國(guó)際上較早地從分子角度去分析浸潤(rùn)表面的親水性和疏水性。他深信,只要建立出分子模型,徹底弄清其中的機(jī)理,就能掙脫材料的限制,哪怕用簡(jiǎn)單的材料都能做出具有優(yōu)異親水性的涂層。
經(jīng)過不懈的探尋,汪大洋帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了粒子“前所未有”的界面行為,在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了納米粒子在油水界面雙向可控穿越,為建立可克服生物屏障的定向納米載藥系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。他在深入理解水分子局部結(jié)構(gòu)和屬性的基礎(chǔ)上,首次揭示了溫度調(diào)節(jié)的水分子獨(dú)特的溶劑化過程,重新定義了固體表面的親水性和疏水性,為油/水分離和去乳化膜或?yàn)V器的技術(shù)提供了全新的思路;利用納米粒子穩(wěn)定乳液和界面溶劑相互作用原理,實(shí)現(xiàn)了多種生物催化酶、納米粒子和藥物的有效包埋,在體內(nèi)和體外生物檢測(cè)、疾病治療和生物催化等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
團(tuán)隊(duì)部分成員合影
南澳大學(xué)一直以來都與工業(yè)界聯(lián)系密切,身處其中,汪大洋也不免受其影響,開始思考自己的研究成果如何實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。在工業(yè)實(shí)踐中,要讓一個(gè)表面具有親水性并不難,但讓其長(zhǎng)期維持親水性卻很難,因?yàn)樽匀唤鐚?shí)際上不允許親水的表面存在。根據(jù)已經(jīng)建立的分子模型,汪大洋找到了具有這方面功能的高分子,發(fā)現(xiàn)只需借助簡(jiǎn)單的浸涂工藝將聚電解質(zhì)多層膜和纖維素納米纖絲(CNF)單層膜先后涂覆在固體表面,CNF涂層表面上各種油性污染物就可以很容易地被水清洗干凈。這一發(fā)現(xiàn)為簡(jiǎn)單、快速,大面積地制備自清潔表面涂層提供了全新思路。
由于親水材料具有高的表面能,其表面的極性基團(tuán)在空氣中會(huì)盡可能向內(nèi)翻轉(zhuǎn)重構(gòu)進(jìn)而降低表面能。也是由于其表面能高,在空氣中親水表面可以被油完全浸潤(rùn),即空氣中超親油。這就造成親水表面如聚丙烯酸等材料表面一旦在空氣中被油污染,很難被水清洗干凈。但CNF是個(gè)特例。盡管親水的CNF表面在空氣中也可以被油完全浸潤(rùn),但一旦將被油污染的CNF表面浸入水中,油膜就會(huì)迅速地收縮成油滴,完全從CNF表面分離。表面敏感的掠角紅外光譜分析證明CNF涂層表面所表現(xiàn)出的自清潔功能可以與其各向同性的分子構(gòu)型密切關(guān)聯(lián)。大量的羧基和羥基致密、均一、對(duì)稱地鍵鏈在每根CNF纖絲外部殼層。故此,不管CNF纖絲是如何伴隨外界環(huán)境變化而相應(yīng)地在空間翻轉(zhuǎn)重構(gòu),其與外界環(huán)境直接接觸的極性基團(tuán)數(shù)量保持恒定,從而最大限度地降低了表面重構(gòu)對(duì)CNF涂層表面的親水性的影響。這一各向同性的分子構(gòu)型保證了CNF涂層表面在任何環(huán)境中可以被水高效,穩(wěn)定地浸潤(rùn),不管該表面受到怎樣的破壞,只要一接觸到水,就會(huì)馬上恢復(fù)其親水性。
進(jìn)一步地,汪大洋帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)借助簡(jiǎn)單的浸涂工藝將聚電解質(zhì)多層膜和纖維素納米纖絲單層膜先后涂覆在不銹鋼網(wǎng)表面,從而制備出高效的油水分離濾膜。因?yàn)镃NF涂層表面具有優(yōu)異的自清潔功能,無論是高粘度的機(jī)油還是普通的烷烴甚至極性較大,微溶于水的戊醇和丁醇都可以利用CNF涂覆的濾膜直接實(shí)現(xiàn)與水有效分離。此外,CNF涂覆的濾膜不僅可以用于過濾,還可以用來撈取水面上的浮油。故此,CNF涂覆的濾膜克服了目前基于表面親水性制備的油水分離濾膜在實(shí)際應(yīng)用中的諸多技術(shù)瓶頸,特別是避免操作的復(fù)雜性和化學(xué)技術(shù)的依賴性,有望在清除海上油污染等實(shí)際油水分離領(lǐng)域得到廣泛推廣。
對(duì)于汪大洋來說,這些成果算不上是多大的成就,充其量只是一個(gè)很小的進(jìn)步,但是后來卻有大公司試圖來購(gòu)買專利。這讓他意識(shí)到,很多時(shí)候,基礎(chǔ)科研上邁出的一小步會(huì)在很大程度上影響到工業(yè)實(shí)踐;當(dāng)工業(yè)實(shí)踐中遇到真正無法解決的技術(shù)性難題時(shí),能夠依靠的絕不是自身的優(yōu)化、整合,只會(huì)是基礎(chǔ)科研。
如果說在馬普膠體界面所界面部的7年研究組組長(zhǎng)經(jīng)歷讓汪大洋學(xué)會(huì)從物理化學(xué)的角度去看待研究,那么在南澳大學(xué)的5年就讓他真正找到了感興趣的研究方向,同時(shí)更理解如何去與工業(yè)界開展合作,如何讓自己的研究更快更好地造福社會(huì)。
寄望滿園桃李 引領(lǐng)新生力量
回國(guó)以后,汪大洋選擇回到母校吉林大學(xué)任職;瘜W(xué)學(xué)院注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng),提倡德才兼?zhèn),樹立勤奮好學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)創(chuàng)新的優(yōu)良學(xué)風(fēng)來激勵(lì)學(xué)生奮進(jìn)。當(dāng)他選擇回到這個(gè)夢(mèng)起的地方,與吉林大學(xué)一起并肩開拓新的領(lǐng)地時(shí),心中早已充滿了希望。兩年中,他最驕傲的就是手下帶著的學(xué)生逐漸開始走向正軌!拔覐氖碌难芯款I(lǐng)域雖然屬于化學(xué)系,但對(duì)很多學(xué)化學(xué)的學(xué)生來說太偏物理,所以學(xué)生們上手是很困難的!蓖舸笱蠼忉尩溃安贿^我很幸運(yùn),我的學(xué)生們都很努力,慢慢地會(huì)有很多新的結(jié)果出來!
現(xiàn)在,汪大洋的課題組有11人,除了他自己,還有5個(gè)博士生,3個(gè)碩士生,再加2個(gè)博士后。他很滿意現(xiàn)在的團(tuán)隊(duì)規(guī)模,因?yàn)榭梢灾苯佣咝У睾蛯W(xué)生面對(duì)面交流。他非常感激在科研道路上給予自己極大幫助的每一位導(dǎo)師,因此也希望能夠把前輩導(dǎo)師對(duì)自己的人生和科學(xué)的影響潛移默化地傳遞給自己的學(xué)生!拔矣X得對(duì)于研究生來說,無論是碩士生還是博士生,相比起從我這里學(xué)習(xí)知識(shí),他們更應(yīng)該從我看問題的方式、對(duì)事物的理解中得到啟示。因?yàn)檫@才是真正重要的,而不僅僅是學(xué)習(xí)一星半點(diǎn)的知識(shí),發(fā)一兩篇文章!蓖舸笱笳f。
一直以來,汪大洋的工作都側(cè)重于揭示與支撐人類健康、復(fù)合材料、建筑和自然環(huán)境相關(guān)的分子相互作用基本原理及其應(yīng)用研究,探求微觀世界的各種分子、離子、粒子間的相互作用行為演化為紛繁復(fù)雜的宏觀物理化學(xué)現(xiàn)象的途徑、規(guī)律和模型。他尤其希望能夠揭示在我們所賴以生存的非手性自然環(huán)境中,手性分子是如何被誘導(dǎo)、拆分和選擇性地以單一手性構(gòu)象存在的物理化學(xué)基本原理。
為此,他將課題組今后的工作分為了幾大方向。其一,利用納米粒子作為分子模型來研究體相和界面水介質(zhì)中,水、氣和分子之間的相互作用,揭示主導(dǎo)粒子在水、有機(jī)或氣相介質(zhì)中分散的基本規(guī)律,理解粒子在體相和界面水介質(zhì)中彼此是如何相互作用,以及他們與界面是如何相互作用的。以此建立DNA和蛋白質(zhì)在非手性的水環(huán)境中選擇性自組織成獨(dú)特手性結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)基礎(chǔ),并將相關(guān)研究應(yīng)用到以下兩個(gè)方面:開發(fā)創(chuàng)新型藥物輸送策略,以跨越體內(nèi)的生物屏障(如腦血屏障),實(shí)現(xiàn)藥物的高效輸送;建立新型固定酶、細(xì)菌和酵母的方法并用作生物催化,為生物燃料生產(chǎn)和環(huán)境修復(fù)提供新的策略。
其二,在深入理解水分子局部結(jié)構(gòu)和屬性的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步揭示“固體表面的親水性和疏水性”的物理化學(xué)本質(zhì)和分子相互作用基礎(chǔ),理解表面與界面科學(xué)領(lǐng)域中這一關(guān)鍵的科學(xué)問題。應(yīng)用該研究成果開發(fā)高效、廉價(jià)和可規(guī)模生產(chǎn)的濾膜或?yàn)V器,用于油/水分離和去乳化,解決石油回收、公用設(shè)施和工業(yè)廢水清理和油污補(bǔ)救的關(guān)鍵難題。
其三,研究水、離子和分子通過納米尺寸通道的界面性質(zhì),豐富人們對(duì)細(xì)胞體系離子通道功能相關(guān)的知識(shí);并通過仿生的方法構(gòu)建具有特殊微觀結(jié)構(gòu)和界面性質(zhì)的功能材料,為海水淡化膜新技術(shù)的發(fā)展提供開創(chuàng)性的靈感和方法。
最后,基于分子相互作用基本原理,創(chuàng)建簡(jiǎn)單而精妙的方法,發(fā)展固液氣臨界條件下智能處理、回收和再利用市政和工業(yè)固體廢物、廢水和空氣污染物的方法,為工業(yè)、仿生工程和制造等方面的產(chǎn)出帶來指數(shù)增長(zhǎng),減少能源消耗及其對(duì)環(huán)境的不利影響,解決當(dāng)今資源日益缺乏所帶來的社會(huì)和工業(yè)重大挑戰(zhàn),為建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的未來開辟新的途徑。
汪大洋對(duì)自己這4個(gè)方向工作的規(guī)劃很有條理,伴隨著學(xué)生們科研能力的提升,他開始將更多的期待寄托在學(xué)生身上。作為一名高校教師,汪大洋對(duì)自己的身份極具認(rèn)同感。他認(rèn)為,高校教師的首要目的就是培養(yǎng)學(xué)生,在做任何事情之前,都應(yīng)該首先想到這樣做對(duì)學(xué)生有沒有好處?因?yàn)閻壑钏载?zé)之切,他平時(shí)對(duì)學(xué)生的要求很嚴(yán),總是希望他們能夠挑戰(zhàn)自己,做到最好。他吝于當(dāng)面對(duì)學(xué)生表達(dá)期盼,倒是常常開玩笑說:“我不認(rèn)為自己能得諾貝爾獎(jiǎng),但希望我的學(xué)生能得這樣的獎(jiǎng)!
對(duì)于汪大洋這個(gè)“嚴(yán)師”來說,多少希冀與厚望都隱藏在這句話之中。畢竟,祖國(guó)下一個(gè)10年、20年的發(fā)展需要注入新生血液,離不開下一輩學(xué)生的共同努力。雖然多年置身海外,但似乎總有一根線在汪大洋和祖國(guó)之間牽著,他愿意將自己多年所學(xué)、所得反哺給母校,培養(yǎng)出下一代新人。艱難困苦,玉汝于成。面向未來,汪大洋和團(tuán)隊(duì)會(huì)攜手向前,在祖國(guó)的大地上逐一實(shí)現(xiàn)心中的科研夢(mèng)想。
指導(dǎo)學(xué)生
專家簡(jiǎn)介:
汪大洋,吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授。國(guó)際膠體界面科學(xué)領(lǐng)域知名學(xué)者,英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士(FRSC)。1998年在吉林大學(xué)化學(xué)系獲得高分子化學(xué)與物理專業(yè)博士學(xué)位,師從湯心頤、李鐵津、白玉白教授。1999年前往香港科技大學(xué)機(jī)械工程系David C.C.Lam教授研究組做博士后研究,1999年赴德國(guó)馬普膠體界面所Helmuth M?hwald教授領(lǐng)導(dǎo)的界面部工作,先在Frank Caruso博士的研究小組做博士后研究并于2000年獲得洪堡獎(jiǎng)學(xué)金。2003年7月起在界面部擔(dān)任研究組組長(zhǎng)。2010年—2015年在澳大利亞南澳大學(xué)Ian Wark研究所任物理化學(xué)終身研究教授,2015年7月起在墨爾本皇家理工大學(xué)任化工系終身教授。2016年獲聘中組部“**計(jì)劃”專家,同年8月起在吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院任特聘教授。
其主要研究方向包括:水、氣、離子和粒子的界面行為,表面潤(rùn)濕和粘附,相轉(zhuǎn)移,粒子分散與聚集,界面相分離,界面催化,酶等生物材料的包埋,穿越生物界面的藥物傳送,環(huán)境治理和修復(fù)及廢物廢能資源再利用。截至目前已發(fā)表4個(gè)學(xué)術(shù)專著章節(jié)和130余篇高水平研究論文,其中30%以上發(fā)表在化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)雜志上(影響因子>10),其中Angew.、Chem.、Int.、Ed.16篇,共被引用約6300次,H指數(shù)為45。
來源:科學(xué)中國(guó)人 2019年5月下