我的CS3之旅—1

帅志刚

1. CS3的发起

2010年底，在武夷山召开的中国化学会代表大会上，我作为学会副秘书长，在开幕环节向代表们汇报了我任职4年以来的国际事务工作。为简单定位，我在第一张PPT上列出6张照片，上面第一排是胡锦涛、温家宝、杨洁篪（时任外交部部长），第二排是白春礼（化学会理事长）、姚建年（化学会秘书长）和一个缩小的我，大家哄堂大笑。实际上，我于2006年底在凤凰古城召开的中国化学会会员代表大会上当选为中国化学会理事，并被任命为理事会的副秘书长，负责国际事务。白理事长和姚秘书长都戏称我是“外交部长”，叮嘱我要开拓思维，改变学会长期以来国际交流停留在来访接待的被动局面。确实，从2004年开始，国际化学界已经敏锐地意识到中国的化学事业处于飞速发展的前夜，先后有德国、英国、美国化学会派出高规格的代表团访问中国，尤其是国际期刊的编委和出版部门都连番来华，举办研讨会、成批地邀请中国化学家加入编委会、甚至成为副主编和主编，然后就是与很多单位合作办新期刊。这些都是题外话，与本文无关。

在与国际学会交往中，当然也认识了不少人，大家有时喝酒闲聊的时候，就提到能否将几个化学强国联合起来，做一些对社会影响大的事情。其实，长期以来，都有一个所谓的“C6”活动，也就是美国、英国、日本、德国、法国、荷兰这6个化学强国的化学会主席碰头，一般在美国化学会年会期间举行，发布一份宣言，“指引”化学的发展，就像政府首脑的G7一样。中国的化学发展离不开国际环境，同样，世界的化学的发展也离不开中国，强大的中国化学也应该承担国际责任。2007年前后，与国际化学会的同行多次深入交流后，我们达成共识，德国、美国、英国、日本和中国是化学强国，应该联合起来发声，我们建议5个化学会，联合所在国的基金资助部门，围绕国际社会共同面对的挑战性问题，组织化学家通过化学途径为解决全球共同关注的问题，如：水资源、能源、污染、全球变暖、食品、健康等，提供解决问题的路线图。每次会议将提出一份专门的报告。该报告将提供给政府部门、资助机构作为参考，另外，报告还将公开发表，引起公众的重视，扩大化学在社会中的影响；形成更密切的国际合作网络。更重要的是，将基础研究与社会需求在国际合作的框架下紧密结合起来。研讨会的名称就叫“Chemical Science and Society Summit”（化学科学与社会高峰论坛），缩写起来就是CS3。其实我们的本意就是要适应新时代，用CS3代替C6，以体现中国化学事业的崛起。G7有强烈的意识形态问题，但是世界化学是绝对离不开中国的，CS3有象征意义。所以，近20年了，我对组织CS3充满了热情，我的热情也感染了基金委化学学部领导，尽管针对国际交流的资助政策一直在改变，但他们都找到合理的方式资助CS3。

CS3的筹备会议由德国化学会牵头召集，于2008年5月24日在德国黑森州、莱茵河畔的一个小镇Assmannshausen，一间古老的旅馆Hotel Krone（图1上）召开。5个国家的化学会和基金会各派一人参加。由于中国的基金会官员出国管理严格，受时任基金委化学科学部副主任陈拥军研究员委托，我代表他出席CS3的筹备活动，因此，加上东道主一位会务人员，总共10人。会议时间只有半天，我从北京飞到法兰克福，德国化学会办公室主任Kurt Begitt（库尔特·贝吉特）先生自己开车到机场接我，并详细地介绍了这家建立于1541年的旅馆的历史，这里曾经是莱茵河畔的码头，当年河上的船得靠马在岸边拉着跑，所以边上还有马匹的休息区，在1808年改名为现在的Hotel Krone，比德国的历史长得多！尽管德意志民族和德语区的概念起源于卡尔大帝（红桃K的原型，德国人尊他为卡尔大帝，而法国人称为查理曼大帝，是现代欧洲统一的重要历史基础，位于布鲁塞尔的欧盟总部那片区域就叫“查理曼”）和奥托一世（应该是最早提出德意志这个概念的），已经有1000多年历史，但实际上一直是封建割据的几十个公国、侯国、主教国、修道院国组成的松散联合体，没有形成民族凝聚力。今天统一的德国归功于19世纪普鲁士的崛起，尤其是铁血宰相俾斯麦。谁都没有想到，长期以来偏远、落后的波罗的海德语区—普鲁士能在200多年前战胜最强大的哈布斯堡家族领导的“最优越”的德语民族奥地利和奥匈帝国，并统一了德语世界。随着国家的统一，世界科学中心也迅速地从英国和法国转移到德国，无论是相对论还是量子力学、统计力学都起源于德国。我感觉每次去欧洲开会，都会与历史不期而遇，有意外的惊喜。旅馆里面还专门有个博物馆，展示100多年前房间的布置，那时的房价是1.5马克，早餐是0.5马克。

图1.（上）莱茵河畔的Hotel Krone ；(中) CS3筹备小组（Steering Committee）合影；（下）2026年6月顺访德国化学会，与现任主任Tom Kinzel和前任主任Wolfram Koch合影

看到2008年筹备会小组的合照（图1中）还是很有感慨的，德国化学会办公室主任Kurt Begitt（左1）和日本化学会办公室主任Teruta Ohta（右2）都早已退休了，美国方（左4、5）则于2019年退群了，今天的CS3只有四个国家了，但仍在坚持。目前，照片中与我联系得非常多的还剩下德国化学会执行主任Wolfram Koch（右5）、英国皇家化学会的Alejandra Palermo（右1）和德国基金会的Markus Behnke（右4）。自这次相见后，我与Wolfram Koch一直紧密合作，经常在国际会议上相见，并且我们的理念经常一致，都爱在会议上提出不同的见解，会得罪一些人。我们也同时当选进入IUPAC的执行委员会，他还出任了4年的司库。他于2025年从德国化学会执行主任的位置上退休。同年他竞选欧洲化学联合会主席职位时获胜，于2026年担任一年“候任主席”，2027-2029这三年出任主席，2030-2031年转任“前任主席”。“候任主席”与“前任主席”都是最高决策层的官员，可以体现政策的连续性。笔者近日去德国化学会顺访，与现任执行主任Tom Kinzel会谈，正好Wolfram那天也来了，意外之喜（图1，下）。我向他建议将来组织“中-欧化学高峰论坛”，中国有足够多的化学家和化学重镇，欧洲更是国家很多，双边轮着来办很久都不重复。他表示这是一个很好的建议，当然资助是个大问题。

经过2008年这次筹备会讨论，决定从2009年开始，每年召开一次CS3，针对一个议题，每个国家派出6位优秀学者进行闭门式研讨，不与任何大型会议相连，不受外界干扰，会址也要相对偏僻，这样代表也不方便参加其他交往活动，能集中讨论交流。作为补偿，每次会议可以组织一次参观活动（包括参观研究机构），自愿参加。

筹备会议之后，东道主组织我们参观了附近的一个修道院Kloster Eberbach（图2），建于12世纪。现在的国际知名度很高，是因为1986年好莱坞的大片《玫瑰之名》(The Name of the Rose)，由肖恩·康纳利主演（最帅气的007）。这部大片讲述了中世纪意大利北部的一个本笃派修道院中发生的一系列诡异的凶案，一位方济各派的教士路过这里，侦破了案子，整个过程悬念迭起，又涉及到大量引人入胜的宗教、历史、文化知识。可以说20年后的大片《达·芬奇密码》完全就是模仿《玫瑰之名》，将场景从中世纪搬到了现代。德国化学会邀请了一位热情的志愿者导游，讲解了修道院的历史。这位导游同时也是葡萄酒的热爱者，我与他聊了几句，大家都叫他Leo，是高分子大家Helmut Ringsdorf教授（参见链接）的学生，应该算是张希院士的师兄了，但他应该没有继续在学术上深入追求，而是从事专业技术学校的化学教育，同时为德国化学会做志愿者。

图2. 黑森州的Eberbach修道院。上1：Leo在给大家讲解修道院的历史；上2：修道院的酿酒设备，这里的莱茵高地是德国最大的葡萄酒产地；下1、2：修道院里面

说到被誉为20世纪最性感的男士、好莱坞明星肖恩康纳利（图3上），我就不禁想念起2016年诺贝尔化学奖得主Fraser Stoddart（弗雷泽·司徒塔特，图3下）教授（参见链接）。我第一次见到他是在2005年北京的IUPAC大会，晚宴坐在一起聊天，立即被他一口浓厚的苏格兰口音吸引，与肖恩康纳利一模一样，两人长得也有些像，我就告诉他这点了，他开怀大笑，说他确实在洛杉矶街头被人误认为是肖恩，毕竟好莱坞就在附近。他那时在加州大学洛杉矶分校工作，后来西北大学谋划“分子电子学”诺贝尔奖，将他挖走，期望他与Mark Ratner（马克·拉特纳）一道打包报奖。理论化学家Ratner早在1974年就预言了给-受体分子的二极管行为，开辟了分子电子学这一领域，当选为国际量子分子科学院院士。很不幸，Ratner教授于2026年5月10日去世了。Stoddart经常来中国，也为中国培养了一大批学者，是中国科学院的外籍院士，获得过国际合作奖。他在晚年全职加盟香港大学，很可惜，不幸也于2024年底因病去世了，在此深切缅怀这位大学者。

图3. （上）电影《玫瑰之名》剧照，场景就是我们参观的Eberbach修道院；（下）2018年ACS秋季会（波士顿）笔者与Stoddart教授合影

2.第一次CS3：阳光驱动世界

在2008年筹备会议上，大家决定，将第一次CS3会议放在德国，时间是2009年7月，正好在西班牙举办的IUPAC光化学会议之后，议题是“Sunlight to Power the World”（阳光驱动世界），会议之后，英语母语的专家认为应该改为“Powering the World with Sunlight”。德国化学会选择的开会地点是Kloster Seeon（图4上），又是一个修道院，与Kloster Eberbach一样也是天主教的本笃派修道院，在一个湖心岛上，离慕尼黑不远，属于巴伐利亚州。由于主题是光能利用，毫无疑问，化学会副理事长张希院士和基金委陈拥军研究员都推荐佟振合院士出任中国代表团团长。佟先生欣然答应带队前往，那段时间，科学院正好启动了太阳能行动计划，于是佟先生就将该计划的几个主要骨干都带上了，包括大连化物所的李灿院士、上海技物所褚君浩院士、植物所黄芳研究员和物理所孟庆波研究员（图4下）。由于原定的有机光伏专家临时爽约，我就以三重身份参会：有机光伏专家、化学会代表、受基金委委托代表，我曾开发过一个描述本体异质结光伏的器件物理模拟程序，借此机会也向大家做了汇报。

图4. 自上而下：Seeon修道院、全体参会代表合影、会议现场（左一是Klaus Muellen，克劳斯·缪伦）、中国代表团（左起：孟庆波、褚君浩、黄芳、佟振合、李灿、作者）

五个国家的团长组成该次CS3的学术委员会，讨论出四主题：（1）人工光合成与光解水制氢；（2）生物质能源；（3）光伏；（4）光能存储（如光致相变）。每个单位时间（上午或下午）一个主题，由一位代表作主旨发言，再安排5—6位代表作观点发言，然后是自由讨论。每个国家除东道主外，都会安排一位主旨发言人，东道主在第三天上午做总结，并主持讨论形成Executive Summary（会议概要），为会议白皮书搭框架。这次会议邀请了来自美国化学会的专栏作家全程参会听报告，并与每位代表交谈。会议的开幕致辞是德国化学会主席Klaus Muellen教授，中国化学界非常熟悉他，他为中国培养了100多位学者，也是中国科学院的外籍院士。其实我在90年代就与他很熟，1995年就合作发表过论文，是关于PPV寡聚物的光谱，他们合成，我们计算，发表在Chem. Phys. Lett.上。后来我们的一个关于PPV聚合物光电流的合作工作发表在Nature (1998, 392, 903)上。之所以能发Nature，是因为长期以来人们对聚合物的激子束缚能很有争议：传统半导体中激子束缚能就是光吸收边与光电流峰的差距，一般是几到几十毫电子伏特，但聚合物半导体却高达电子伏特，诺贝尔奖得主Alan Heeger教授一直坚持聚合物半导体就像传统半导体，激子束缚能不超过室温，约50毫电子伏特。我的贡献是在量子化学单组态作用的基础上给出计算每个激发态的电子-空穴分离距离的方法和程序，我的同事拿去计算，发现该距离与光电流谱有一一对应关系，与激子束缚能无关。由于突破了传统概念，所以很容易被正刊接受，这个工作Muellen组提供材料，Richard Friend组测量表征，我们这边计算分析，当时很多工作都是这个模式，联合起来几乎垄断了相关领域欧盟的研究基金。所以，我回国之后，也经常邀请Muellen教授来开会（图5）。

图5. （上）2004年，我组织的香山会议，Muellen教授作报告；（下）2011年，友谊宾馆，我协助朱道本和张希组织的第10届“功能π电子系统”国际会议学术委员会，Muellen教授坐在朱道本院士旁，张希院士在后排左三。后排右一是我的博士后导师Jean-Luc Brédas教授。

这次CS3会议，也许是大家都注意到中国光伏产业开始崛起了，所以给中国代表团安排的主旨报告是光伏领域，报告人理所当然由从事薄膜光伏研究的褚君浩院士担任。人工光合成是由日本科学家Domen教授作主旨报告，他是李灿院士长期的合作伙伴。第一天上午的这个主题讨论由佟先生主持，黄芳是植物所匡廷云院士的高足，长期从事藻类的光合作用研究，因此中国科学家参与度很高。我印象很深的是来自英国ICL（帝国理工学院）的James Barber（詹姆斯·巴伯）教授，他是光合作用系统二（PSII）结构的发现者，确定了PSII中锰-钙的关键作用，引发了全球化学合成模拟光合作用的研究热潮。但他认为自然光合作用的能量转换效率实际上很低，植物最多能将所吸收的光能的4.5%转化为化学能，并且很多参会者还说4.5%已经是很乐观的了，一般都远远低于这个数，何况还有绝大部分的阳光都被反射或透射，没有被吸收，总效率能达到0.1%就很不错了，而光伏电池却可以达到30%。这与我的认知相差较远，以前，人们总说光合作用效率高，但真正的顶尖内行却认为光合作用的总体效率实际上很低。其实生物法则是适者生存，从来不是以追求效率为目标的，够用就行。来自MIT的明星科学家Daniel Nocera（图6上，后来跳槽去了Harvard），讲了他们仿造Barber发现的PSII结构，合成了新型钴基光制氧催化剂。我感觉整个研讨会，会上会下，无论是喝咖啡还是就餐时间，也不管是哪个主题，到处都是他的声音。他经常出现在美国的电视上，向大众宣讲光能利用的重要性，说只需要将MIT游泳池的水分解就够全世界用了。参加光合作用讨论的还有马普生物物理所的Hartmut Michel教授，他曾因测定光合作用蛋白结构而获得1988年诺贝尔化学奖，也是中国科学院的外籍院士。2011年曾来清华参加张希院士组织的国际化学年的学术交流活动。

四个主题讨论了两整天，到了第3天上午，东道主德国代表团的团长、马普煤炭研究所所长Ferdi Schueth引导大家分成4个小组针对每个主题讨论，凝练出了以下推荐意见：

（1）把太阳能转化为化学燃料：模拟自然界中植物的光合作用的人工光合成，把太阳能转化为化学能。在人工光合成变为一种广泛使用的可承受且可持续发展的解决办法之前，化学家必须：开发出地球上资源丰富且用得起的材料制备的、用于人工光合成的2个主要工艺过程——光解水和CO₂还原的化学催化剂，并使其实现商品化；并且采用不需要外部的牺牲电子给体的方式把光解水和CO₂还原结合起来，创制出“人工树叶”。

（2）获取已经存在于自然界的太阳能：由非作物生物质衍生的生物燃料，使得人们可以从自然界已经转化到植物中的太阳能宝库中提取太阳能。在生物燃料生产变成可为世界广泛使用的、可承受且可持续发展的能源之前，化学家必须开发出能用来创制更多生物质的生物化学方法；并且开发出改善生物质转化效率的催化过程。

（3）把太阳能转化为电能：高成本限制了把太阳能直接转化为电能的硅基光伏（PV）电池的广泛应用。在光伏电池成为一种可承受且可持续发展的能源模式之前，化学家必须开发出低成本、无毒、地球上资源丰富的下一代PV电池使用的PV材料。

（4）新收集和转化的太阳能的储存：我们必须开发出不仅能把太阳能燃料转化为其它形式的能源，而且也能把转化了的能源储存起来为将来使用的系统。对于还没有进入到中央能源传送系统的世界范围而言，这是一个特别严酷的课题。在能够构建低成本、可持续发展的太阳能储存系统之前，化学家必须开发出低成本的、以地球上高丰度元素所制备的、可用于构建可承受且可持续发展的太阳能转换和储存系统的新催化剂和材料。

以上推荐意见成为了“Executive Summary”的核心内容，为白皮书的撰写提供了纲领。白皮书出来后，化学会请叶成研究员翻译成中文，邀请白春礼院士写序言，取得了很好的社会效果。尽管这是2009年形成报告，实际上，到今天仍然具有指导意义。

图6. 2009年CS3会。（上图右1为Daniel Nocera，下图参观游览）

从2009年开始，我们已经召开了9次CS3，因为后来改为2年一次，然后又是疫情影响。所发布的9份白皮书的中、英文版都在中国化学会的官网上，可以自由下载：http://www.chemsoc.org.cn/international/CS3/。我一直是CS3的指导委员会成员和主要组织者。我感觉这个活动有长远的意义，应该是没有辜负白理事长、姚理事长和现在的万理事长对我的信任。我衷心希望读者能受益于这些白皮书，尤其对于青年学者，要确定将来的研究方向，我坚信，如果将研究方向与人类未来的命运相结合，一定是重要的方向，不用发愁经费问题。我们每次的主题都是国际著名学者充分讨论的结果。我会在以后逐一介绍每一次CS3的情况，欢迎大家继续关注。

郭明雨，姚琳通 编辑

转载自《旦苑晨钟》公众号