自“碳中和竞赛”开启后，稀土资源逐步站上了绿色变革的新赛场，越来越多国家将它定义为支撑碳中和发展的战略性关键资源。
而在稀土研究领域有这样一位学者，他在钻研稀土材料的路上，已经走过了近30年，并且仍在不断探索前行中。
前不久，美国斯坦福大学与Elsevier联合发布2022年度“全球前2%顶尖科学家榜单”，他再次入选。他就是中国科学院深圳先进技术研究院多尺度晶体材料研究中心主任、广东碳中和研究院（韶关）（以下简称碳研院）生态循环中心主任——薛冬峰。
本期“碳”索智汇专访栏目，让我们走进薛冬峰的实验室，了解他与稀土晶体材料的不解之缘。
攻克国家“卡脖子”技术难题
这是责任
“我个人有比较强的好奇心和求知欲，围绕事物的What、How、Why不断深入研究，这是我进入化学领域的内心驱动力。”
1998年，薛冬峰于中国科学院长春应用化学研究所获得无机化学博士学位。他本科和研究生所学都是化学专业，一种对探究未知事物之本质的执着，驱动他多年钻研着稀土晶体材料学方向的研究课题。
薛冬峰有着多年且丰富的海外科研经历，他去到了日本、德国、加拿大、澳大利亚...当时国外高开放程度的实验室、先进的设备以及高比例的国际科研人员，对他形成了一定冲击，他也在这个过程中明晰了自己的发展方向。
“我想要做成一个东西，它能够看得见摸得着，能够摆到展台上去。化学应该有一个载体，可以走向材料，做成晶体，做成各种各样的粉末与薄膜。”
人们常说“料要成材，材要成器，器要好用”，材料学是一类应用性强、服务社会量大而面广的研究方向。
薛冬峰有一个梦想，他希望能够把研究成果应用于实际，他认为科研工作的创新活动理应与社会经济发展密切关联，这也是他深耕于此领域多年的原因。
抓住国内学科交叉建设与人才培养的时代需要，2003年，薛冬峰回到了祖国，开始真正投身于稀土晶体材料学研究。
“回国前，我的导师对我说，独立工作意味着你将承担更多的责任。回国时我只是一个年轻教授，面临着许多全新的规划。角色不一样，承担的责任也不一样。”
从“运动员”向“教练员”的身份转变，凭借着一份沉甸甸的责任感，薛冬峰一步步实现着自己的科技理想。
2019年，薛冬峰联合国内德高望重的稀土晶体材料领域的学者，共同创建了中国稀土学会稀土晶体专业委会。晶体在稀土产品中具有很高的价值，为促进稀土资源的高值化利用，他在学术界和产业界本质性地提出了“稀土晶体”概念，希望将稀土元素应用于高端材料产业。
回国后，他分别受聘于稀土资源利用国家重点实验室主任和晶体材料国家重点实验室主任、创新了大尺寸晶体材料的快速制备理论和技术、兼任10余种学术期刊编委、多项科研成果获国家级及省级奖项、获得国家杰出青年科学基金、成为国家级科技创新领军人才......一个个技术难点得以攻关，一项项荣誉也纷至沓来。
对于这些成果，他有着自己朴实的归因。“国家现在面临的多项‘卡脖子’技术中，一半以上都是材料和装备问题。材料难题亟需我们的攻克，这是我们的责任。”
稀土是“万能之土”
不稀也不土
提到稀土，人们大多都是站在资源角度去认识和看待的。它似乎远离于我们的日常生活，但其实我们的手机、LED、电脑、汽车……都用到了稀土材料。它无处不在，甚至在许多应用领域中都处于不可替代的地位。
“其实稀土不‘稀’、也不‘土’。”薛冬峰首先将笔者对稀土的认知进行了纠偏。
“稀”是一个相对概念。说稀土不稀主要是因为其储量并不少，我国的储量位居全球首位。之所以被说“稀”是因为它异常珍贵，总储量多但具备开采价值的却少，且稀土资源具有不可再生性、稀土元素的分离提纯和加工难度都较大。
不“土”则指的是它的应用端并不“土”，反而十分“高大上”。
稀土被称为“万能之土”，广泛应用于先进工业、军事国防、医疗设备、农业等行业，是新材料制造的重要依托和关系尖端国防技术开发的关键性资源，稀土在高新技术上的独特性也决定了它与国家安全息息相关。
“想替代稀土，除非有极其高超的技术，但目前很难做到。”对于稀土资源利用的重要价值，薛冬峰给出了肯定的答案。
作为国家新材料产业发展专家，薛冬峰指出，我国在稀土储量、产量、出口量、冶炼技术等方面都位居世界前列，已在全球范围内建立起完整的稀土产业链，经济效益不言而喻。
对于稀土新材料在“双碳”目标中发挥的作用，薛冬峰告诉笔者，由于稀土元素具有优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显著功能就是可大幅度提高其他产品的质量和性能。
稀土性能与应用。图源文献：Thibault Cheisson and Eric J. Schelter, Science 2019;363:489-493
在能源存储与转化、尾气废气催化转化、二氧化碳电催化、风力发电、新能源汽车、高铁、节能家电等领域，稀土功能材料都表现出了极大的发展潜力。
“稀土资源是低碳清洁技术的关键原材料，我们可以将原材料做成磁性材料，而磁材可运用在电动车、高铁等。利用稀土提高磁材的性能，在某种程度上就促进了‘双碳’减碳。另外稀土还可以作为很好的催化材料，可以储氢。”
谈及国家对于碳中和发展的战略部署，薛冬峰目光炯炯。“‘双碳’问题是人类文明进步发展的一个重要环节，它有很强的人文情怀在里边。人类生存的四大要素包括能源、粮食、土地和水，而碳中和归根结底是能源的变革，会影响到人一系列的生活习惯，因此太多对眼前事物的认知信息需要人们更新。我很庆幸我们国家在这条路上走的很正确，而且效率很高。”
绿色利用
让韶关“稀”望之土发挥经济价值
11月3日，广东省人民政府办公厅印发《关于支持韶关建设国家老工业城市和资源型城市产业转型升级示范区若干意见的通知》，文件中明确指出韶关要做强稀土等有色金属产业，支持珠三角地区环保型新材料企业布局韶关，延伸发展深加工环节。
作为重稀土矿集中分布区的韶关，一直以来也高度重视稀土资源的绿色开发利用和产业建设，那么如何将资源优势化为经济优势？正在参与韶关发展与建设工作的薛冬峰给出了专业建议。
针对稀土资源在开发时难免会造成环境的影响，薛冬峰指出，韶关在开采时，需要注意准确分析矿石的各种元素，针对不同的矿石来源，采取不同的分离提取流程，选择先进的、绿色的萃取体系，使有价元素分离后的尾矿再回流到自然环境后，从源头上最大程度实现对环境的保护。
在高值化应用方面，薛冬峰表示，稀土包含17种元素，轻、重稀土的应用场景、价值和需求量不同，韶关需要解决稀土资源平衡利用问题，拓展轻稀土的应用方向。同时也要考虑充分利用稀土的伴生资源，可在开采稀土元素的同时回收利用与之伴生的有价元素，从而降低生产成本，提高经济效益。
站在宏观视角，他总结道，稀土的价值在于深加工和高科技利用。我国高端产品产能不足，而稀土的经济优势则多集中在高端应用领域，所以韶关要立足自主开发、技术创新，把稀土应用推向更广、更高的科技领域，才能真正把稀土资源优势充分转变为经济优势，提高我国稀土深加工在国际市场上的竞争力。
“目前已有许多强势的产业链布局在韶关，我相信韶关的产业，会随着稀土的绿色开采，不断促进高端技术产品的涌现。”薛冬峰认为韶关在稀土新材料方面的发展充满希望。
结合韶关自然资源禀赋优势与数据中心集群建设规划，基于薛冬峰及其团队的科研成果强项，薛冬峰期望从材料和装备方面为韶关碳中和发展贡献力量。
申报韶关市人才工程“南岭团队”及“丹霞英才”计划项目、孵化企业开展科技成果转化及项目落地示范……今年，在碳研院的帮助下，薛冬峰带着团队及技术前往韶关，寻找应用场景。
截至目前，薛冬峰已携手碳研院在韶成立魔晶科技（韶关）有限公司与氢图科技（韶关）有限公司。据了解，氢图公司致力于氢能源技术研发，将氢能技术应用到韶关发展实际中，推进绿色低碳科技创新。魔晶公司则面向工业软件“卡脖子”技术领域，实现韶关材料制备装备的自动化与智能化。
采访的最后，薛冬峰谈及他对韶关的印象，“韶关政策让科技创新策源能力握指成拳，有实效且可持续。韶关对高科技的接纳能力高，韶关市领导和碳研院的伙伴们都比较务实，碳研院也给予了我们很大的信任与帮助。韶关人很朴实亲切，人文与自然环境都非常好，与深圳是互补的存在。”
人物简介
薛冬峰，博士生导师，国家级科技创新领军人才。现任深圳理工大学科研讲席教授、深圳先进院多尺度晶体材料研究中心主任、碳研院生态循环中心主任、国家新材料产业发展专家咨询委员会委员、中国建筑材料联合会专家委员会新材料学部委员、英国皇家化学会会士、国际先进材料协会会士。曾任中科院长春应化所副所长、稀土资源利用国家重点实验室主任；山东大学晶体材料国家重点实验室主任、晶体材料研究所所长；分别在德国奥斯那布鲁克大学物理系做洪堡学者、加拿大渥太华大学化学系博士后、日本国立材料科学研究所JSPS特别研究员、新加坡国立大学机械工程系高级访问学者、西澳大利亚大学Gledden高级访问学者开展科研工作。
薛冬峰累计发表学术论文600余篇，他引10000余次，两次入选全球前2%顶尖科学家榜单，兼任英国皇家化学会《晶体工程通讯》、《中国稀土学报》等10余种学术期刊编委。曾获2018年中国颗粒学会自然科学奖一等奖、2019年国际纯粹与应用化学联合（IUPAC&NMS）及新型材料及其合成杰出奖、2020年湖南省自然科学奖一等奖、2021年获中国化工学会科学技术奖基础研究成果奖二等奖、2022年年度无机化工科学技术奖技术发明奖一等奖、2022年山东省科学技术进步奖一等奖等奖项。
