基础研究是创新的源头，旨在深入探索自然界、社会现象和人类思维的本质与规律，在科技创新中具有基础性、战略性地位。在新一轮科技革命和产业变革中，“科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，不断突破人类认知边界”，基础研究对科技创新的深度与广度有着决定性的影响。它如同深埋地下的矿藏，需要科学家不断深挖探索，以获取改变科学世界的巨大能量。
与国同行的中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”），在科技创新的道路上，始终坚持把基础研究置于极其重要的地位，把提升原始创新能力摆在突出位置，厚植基础研究与应用基础研究的创新土壤，为研究所科技创新注入了不竭动力。
立足基础研究使命，铸就攀登科技高峰的阶梯
基础研究的使命在于探究科学的本质，既是对未知世界的勇敢挑战，又是对未来创新的深厚积淀。大连化物所在分子反应动力学、能源催化、生命健康等科学领域的前沿长期深耕基础研究，科研人员用甘坐“冷板凳”的坚守，勇做“栽树人”的担当，默默无闻，久久为功，产出了一系列具有重大影响力的原始创新成果，铸就研究所攀登科技高峰的阶梯，拓展人类认知世界的边界。
分子反应动力学是一门从微观的原子、分子以及量子态的水平上研究各种化学反应的动力学本质及规律的学科，是相对纯粹的基础研究领域。大连化物所长期坚持，卓有成效地取得了一系列重要创新成果。2006年以来，杨学明院士与张东辉院士团队围绕基础化学反应，开展了多次试验与理论的“双向奔赴”，形成了一系列重要的突破性成果，先后有10余篇论文在《科学》杂志发表。2006年，合作团队针对F+H2反应进行理论实验研究，利用自行研制的交叉分子束装置，结合高精度量子动力学计算方法，在量子态水平上观测到F+H2反应中的费什巴赫共振态，回答了分子反应动力学领域中一个困扰了几十年的问题。2020年，合作团队在最简单化学反应氢原子加氢分子的同位素（H+HD→H2+D）反应中，发现了化学反应中新的量子干涉效应，有助于更深入地理解化学反应过程，丰富了对化学反应的认识。 2021年，合作团队研究了Cl+H2和F+D2反应中的波恩-奥本海默的适用性问题，在F+HD反应中观测到化学反应中的分波共振态，并解决了四原子反应OH+HD→H2O+D的全维量子动力学模拟难题。2023年，他们通过控制分子化学键方向，在H+HD→H2+D反应中实现了立体动力学精准调控，将人类对化学反应的认识和调控推向新的高度，《科学》杂志审稿人评价这是反应动力学领域里程碑式的突破。
实现化学反应的立体动力学精准调控。大连化物所供图
太阳能光催化反应可以分解水产生氢气，是科学领域“圣杯”式的课题，受到全世界关注。但由于光催化反应中光生电荷的分离、转移和参与化学反应的时空复杂性，人们对该过程的基本机制一直不清楚。李灿院士、范峰滔研究员团队业经20年的前赴后继，跨越从飞秒到秒、从原子到微米的巨大时空尺度，综合集成多种可在时空尺度衔接的技术，在国际上首次“拍摄”到光催化剂光生电荷转移演化的全时空图像，明确了电荷分离机制与光催化分解水效率之间的本质关联，为突破太阳能光催化反应的“瓶颈”提供了新的认识和研究策略。
在国际上首次“拍摄”到光催化剂光生电荷转移演化的全时空图像。大连化物所供图
以国家需求为导向，搭建关键核心技术应用的桥梁
国之所需、科研所向。近年来，大连化物所聚焦国家能源安全和“双碳”任务，以“卡脖子”技术为突破口，以实现关键共性技术突破为目标，在能源领域系统谋划战略导向的体系化、前瞻性、原创性应用基础研究，取得了一系列重要的成果，为关键核心技术应用搭建了桥梁。
催化剂是化工生产的技术核心，85%以上的过程都依赖于催化剂来加速反应速率，催化领域的基础研究是推动化学工业变革升级的关键。决定催化反应效率的两个重要参数——反应物的转化率和目标产物的选择性往往相互纠缠，此消彼长，难以同时兼顾。焦峰研究员、潘秀莲研究员、包信和院士团队揭示了合成气直接转化领域长期存在的“高转化率和高选择性难以兼顾”的科学根源，创造性地研制了金属锗离子同晶取代的微孔分子筛（GeAPO-18），在国际上首次实现低碳烯烃选择性和一氧化碳单程转化率同时超过80%，低碳烯烃单程收率达48%，为推动分子筛催化研究领域的进一步发展提供了理论基础。
创新双功能催化剂打破煤经合成气制烯烃反应中活性-选择性的“跷跷板”。大连化物所供图
氢负离子（H-）具有强还原性及高氧化还原电势等特点，但长期以来氢负离子传导未得到足够的重视，相关知识积累甚少，面临材料体系少、操作温度高、离子电导率低等问题。陈萍研究员、曹湖军研究员团队通过机械化学方法在稀土氢化物——氢化镧（LaHx）晶格中引入大量的缺陷和晶界，开发了首例温和条件下（-40至80℃温度范围内）超快氢负离子导体，首次实现了室温全固态氢负离子电池的放电，证实了这种全新的二次电池的可行性，颠覆了人们对氢负离子的传统认知，有望为氢负离子导体的研发及应用打开局面。
开发首例温和条件下超快氢负离子导体。大连化物所供图
材料是现代科技发展和工业进步的基础与关键。二维过渡金属碲化物（TMT）是一类新兴的二维材料，是国际公认的基础性、前瞻性和战略性材料体系。目前制备TMT纳米片方法存在插层反应能垒高、插层反应低效、剥离效率低、安全性差等问题。吴忠帅研究员团队在二维过渡金属碲化物材料的宏量制备方面取得重要进展，提出了一种固相化学插层剥离新方法，为金属碲化物二维材料的物性研究与能源应用等提供了可能性。
面向人民生命健康，大连化物所以生物分析和生物化工等学科基础，以转化医学的研究和需求等为核心，在代谢组学、合成生物学等多个方向持续产生有重要影响的学术成果，为相关领域技术进步夯实了基础。张丽华研究员团队发展了N-磷酸化肽段高选择性富集新方法，并结合肽段的高效分离和高灵敏度鉴定，实现了N-磷酸化蛋白质组的深度覆盖分析，为推动精准医学、合成生物学等领域的发展提供了技术支撑。周雍进研究员团队以酿酒酵母为宿主，通过强化和平衡生物合成途径，以及提高限速步骤异戊烯基化的转换效率，实现了酵母生物合成啤酒花活性成分黄腐醇，为复杂活性天然产物的高效合成提供理论指导，有望为天然产物新资源开发和可持续利用提供保障。
从“概念”到“应用”，筑牢抢占科技制高点的根基
新质生产力的核心要素是科技创新。作为基础研究与应用研究并重，应用研究与技术转化相结合的综合性研究所，大连化物所坚持把世界科技前沿和重大科学问题同国家重大战略需求目标相结合，奋力抢占基础研究的科技制高点，努力推动“概念”从实验室走向生产应用，以原始创新推动科技进步，以科技进步助力产业变革，为我国高质量发展提供科技支撑。
张涛院士团队经过数年研究，创新性地提出“单原子催化”概念，将催化研究从纳米级向原子级推进，第一次制备出了完全单原子分散的实用化负载型金属催化剂。这种催化剂中所有的铂都是呈单原子分散状态，不仅稳定性卓越，其单位点催化活性更是传统纳米催化剂的数倍，实现了贵金属利用率的最大化，使低成本高效贵金属工业催化剂开发成为可能。在解决热稳定性问题的同时，团队成功制得千克级别单原子催化剂，为单原子催化剂的工业化奠定了基础，在燃料电池、石油化工、精细化学品生产及汽车尾气净化等领域具有重要意义。基于这一概念，张涛院士、郑明远研究员、王爱琴研究员团队与合作公司共同开发的“千吨级生物质催化转化制乙二醇中试技术”通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果评价，有望为乙二醇产业链升级、生物基聚酯生产、我国绿色化工提供重要的技术解决方案。此外，丁云杰研究员与严丽研究员团队在此概念启发下，自主研发了烯烃多相氢甲酰化单原子催化剂，并与合作公司一起建设了5万吨/年乙烯多相氢甲酰化及其加氢制正丙醇的工业化装置。
在国际首次提出“单原子催化”新概念。大连化物所供图
催化过程被视为科研领域的“黑匣子”，很少有人知道这个过程究竟发生了什么。大连化物所包信和院士团队二十余年深耕不辍，借助纳米尺度的空间限域效应对体系电子能态进行调变，实现了催化性能的精准调控，原创性的提出“限域催化”概念。团队将研究拓展至二维界面以及活性中心微环境等相互作用系统对电子能态的调变，从实验和理论上阐明“限域”效应保持催化体系在反应过程中的活性状态以及维持催化体系循环往复的内在机制，创建了具有普适性的新概念——“纳米限域催化”。基于新概念的指导，合成气直接转化制低碳烯烃反应性能得到极大提升。包信和院士团队与刘中民院士团队通力合作，联合陕西延长石油（集团）有限责任公司，建设了世界上首套千吨级规模的煤经合成气直接制低碳烯烃工业试验装置，并于2020年完成工业全流程试验，验证了技术的可行性和先进性。基于“纳米限域催化”成果，包信和院士团队荣获2020年度国家自然科学一等奖。
原创性的提出“纳米限域催化”概念。大连化物所供图
习近平总书记强调，基础研究是科技创新的源头活水，是实现高水平科技自立自强的迫切要求，是建设世界科技强国的必由之路。源浚者流长，根深者叶茂。作为国家战略科技力量，大连化物所将进一步强化基础研究的前瞻性、战略性、系统性布局，加强使命驱动的建制化基础研究，不断激发科研人员创新活力，提升管理效能，从源头夯实高水平科技自立自强的根基。同时，继续营造基础与应用的“和谐共舞”的科技生态，主动将国家重大战略需求作为科技攻关的方向，以更多的应用基础研究成果，为关键核心技术攻关注入源源不断的活力与动力，为我国社会经济高质量发展和科技强国建设作出更大贡献！
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