懷柔科學城新成果登上《科學》雜志

落戶于懷柔科學城的中科合成油技術股份有限公司聯(lián)合北京大學、中科院，共同攻克了乙烯聚合可視化的難題，首次以分子電影形式展示了表面乙烯聚合的反應過程，讓這一微觀反應原理具有了“眼見為實”的證據(jù)支撐。該成果于近日登上了全球頂級學術期刊《科學》雜志。

當下，乙烯聚合反應用于生產(chǎn)聚乙烯塑料，其每年產(chǎn)量超過一億噸，是全球產(chǎn)量最大的塑料制品原料，被廣泛應用于制造薄膜、容器、纖維和管材等生活用品，但其在催化劑作用下的微觀反應過程一直沒有被影像捕捉到，也因此，其反應機制一直存在著學術爭議。

“如果能將乙烯聚合的反應過程用分子電影記錄下來，那么對于解釋其如何實現(xiàn)分子鏈引發(fā)將有了‘眼見為實’的證據(jù)。”中科合成油公司總經(jīng)理李永旺介紹。為何這么多年始終無法用視頻捕捉表面乙烯聚合的微觀反應過程？李永旺告訴記者，這是由于當下的聚合反應很多催化劑的成份較為復雜，很難拍下單純的分子鏈引發(fā)機制。

如何找到一個成份相對單一的催化劑來進行乙烯聚合反應拍攝？中科合成油表面科學實驗室周雄研究員等人敏銳地發(fā)現(xiàn)，有一個現(xiàn)成的拍攝對象。那就是利用公司目前主營業(yè)務中的費托合成技術。通過這一技術，公司實現(xiàn)了將液態(tài)煤轉(zhuǎn)化成合成油。“費托合成也可視為聚合體系，費托合成催化劑碳化鐵極有可能也能活化乙烯聚合，因而解決了乙烯聚合體系模型化的困難。”周雄表示。

有了“演員”，實驗室找到北京大學吳凱教授團隊來做“攝影師”，利用超高空間分辨的單分子表征技術，從而得以在微觀尺度上直觀觀察到這一經(jīng)典聚合反應。研究團隊綜合多種實驗手段和理論計算，確定了在沒有引發(fā)劑存在時碳化鐵表面的乙烯聚合機理。

3月11日，這一成果以《表面乙烯聚合乙烯插入機制的可視化》為題發(fā)表在世界學術頂刊《科學》雜志，雜志還將其列為當期置頂論文。德國慕尼黑大學Joost Wintterlin教授撰寫專文評論，認為該工作“不僅會引發(fā)學術興趣，還可以對工業(yè)應用產(chǎn)生重要影響，相關過程決定了合成聚合物的物理性質(zhì)和質(zhì)量”。值得一提的是，該成果也是少有的以企業(yè)為第一完成單位的頂刊論文，體現(xiàn)了懷柔科學城鼓勵產(chǎn)學研合作的理念。

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