顾成

男， 四川大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

2003.9~2007.6 吉林大学化学学院，学士
2007.9~2012.6 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室，博士，导师：马於光院士
2012.7~2013.3 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室，博士后，合作导师：马於光院士
2013.4~2014.3 日本分子科学研究所，博士后，合作导师：江东林院士
2014.4~2016.6 日本分子科学研究所，日本学术振兴会（JSPS）特别研究员，合作导师：江东林院士
2016.7~2017.10 日本京都大学，博士后，合作导师：Susumu Kitagawa院士
2017.11~2023.2 华南理工大学材料科学与工程学院，研究员、博士生导师（国家海外高层次人才青年项目）
2023.3至今 四川大学高分子科学与工程学院，研究员、博士生导师

研究领域和兴趣

拓扑动态固体

主要业绩

固体材料通常分为刚性固体与柔性软物质两大类，其理化性质往往与结构的刚性或无序度紧密相关，长期以来被认为具有体相和表界面的相同性。然而受拓扑绝缘体（内部绝缘、界面允许电荷移动）的启发，近年来随着超分子化学、动态共价化学与软物质物理的交叉融合，科研人员提出一类介于传统刚性固体与柔性软物质之间的新型材料体系：拓扑动态固体。该类材料在主体部分保持结构/形态的稳定性，同时主体外侧锚定可控动态性与局部自由度（解耦），在外场（光、电、热、磁）刺激下实现局部构象、堆叠方式或相互作用的可逆调控，达成“主体稳定、局域可调、外场可穿透”的独特行为。拓扑动态固体的核心科学问题在于如何实现“动态”与“固体”这一对看似矛盾性质的统一。当前该领域面临三大挑战：一是拓扑组装方法学缺失，难以实现从分子到宏观固体的可控构筑；二是外场耦合机制不明确，尤其是外场作用下局部自由度响应与整体结构稳定之间的协同与解耦机制亟待揭示；三是功能导向的设计理论匮乏，制约了其在分离、催化、智能器件等领域的应用拓展。上述问题的解决需要通过物理、化学、材料等多学科的深度交叉融合，引入全新材料体系设计思路。
围绕上述关键科学问题，申请人通过化学、物理、材料科学等学科的交叉融合，近五年来在拓扑动态固体的组装方法学、外场耦合机制及材料应用等方面取得了以下成果：
一、提出拓扑动态固体的多尺度组装方法，实现拓扑动态固体从分子尺度到宏观尺度的定向可控组装。申请人提出新的拓扑动态固体的设计机制，通过拓扑网络的可控组装调控和动态性解耦，实现具有普适意义的拓扑动态固体合成方法学。通过将拓扑主链网络的组装与侧链的动态性进行解耦，实现“动态”与“固体”这一对看似矛盾性质的统一，在密堆积的固体拓扑网络中实现可控的分子自由度，发展了多尺度拓扑动态固体合成方法学，通过基于分子设计理念的拓扑组装、调控和解耦，提供拓扑动态固体的构筑平台，为其精准、普适性合成开辟了可行性，解决了此前材料合成方法学缺失的关键科学问题。
二、阐明拓扑动态固体与热场和光场的耦合机制。阐明拓扑动态固体在热场和光场作用下局域运动基团与主体之间的解耦效应及其在分子和激子传输方面的作用机制。申请人发现拓扑动态固体在外场作用下的行为显著不同于传统刚性固体或柔性软材料，进一步阐明与外场的耦合机制和外场作用下柔性基团的动态性与拓扑网络相互解耦的构效关系，对从分子层面理解物质和能量传输的构效关系及设计新功能拓扑动态固体提供了指导。
三、开辟拓扑动态固体的新应用领域，实现水/重水的高效分离及准均相光催化。使用拓扑动态固体实现水和重水的有效分离；提出基于拓扑动态固体凝胶的准均相光催化的概念和基本原理并构筑高效光催化体系，解决了此前无法有效分离水和重水的基本科学问题，是一项开创性的创新工作；申请人提出的准均相催化为现有的催化反应中的基本科学问题提供了一条独辟蹊径的解决方案。这些工作显著拓展了拓扑动态固体的应用领域并体现出传统材料无法实现的独特性，有望发展成为由我国主导的新型分离、催化材料体系，并在军工、核能、精细化工等关键领域发挥巨大价值。
申请人自2018年独立开展科研工作以来，以第一作者发表1篇Science（ESI高被引），以通讯作者发表论文41篇，包括1篇Nature（ESI高被引）、3篇Nat. Commun.（均ESI高被引）、7篇J. Am. Chem. Soc.（2篇ESI高被引）、5篇Angew. Chem. Int. Ed.（3篇VIP/热点）、1篇Acc. Chem. Res.、2篇CCS Chem.等（图3）。申请人至今在国内外学术期刊上共发表论文102篇，总被引>7600次（Google Scholar）。授权中国发明专利9项。

代表成果

1. Yan Su1, Ken-ichi Otake2, Jia-Jia Zheng3, Satoshi Horike2, Susumu Kitagawa2*, Cheng Gu1,4*; “Separating water isotopologues using diffusion-regulatory porous materials”; Nature 2022, 611(7935), 289–294. DOI: 10.1038/s41586-022-05310-y. (ESI高被引论文)

2. Cheng Gu1, Nobuhiko Hosono1*, Jia-Jia Zheng1,2, Yohei Sato1, Shinpei Kusaka1, Shigeyoshi Sakaki2, Susumu Kitagawa1*; “Design and control of gas diffusion process in a nanoporous soft crystal”; Science 2019, 363(6425), 387–391. DOI: 10.1126/science.aar6833. (ESI高被引论文)

3. Yan Su1, Ken-ichi Otake2, Jia-Jia Zheng3, Hong Xu4, Qing Wang5, Haiming Liu5, Fei Huang6, Ping Wang7, Susumu Kitagawa2*, Cheng Gu1,7*; “Switching molecular recognition selectivities by temperature in a diffusion-regulatory porous material”; Nat. Commun. 2024, 15, 144. DOI: 10.1038/s41467-023-44424-3. (ESI高被引论文)

4. Yan Su1, Ken-ichi Otake2, Jia-Jia Zheng3, Ping Wang4, Qing Lin5, Susumu Kitagawa2*, Cheng Gu1,4*; “Diffusion-rate sieving of propylene and propane mixtures in a cooperatively dynamic porous crystal”; Nat. Commun. 2024, 15, 2898. DOI: 10.1038/s41467-024-47268-7. (ESI高被引论文)

5. Shengdong Wang1,2#, Zhipeng Xie3#, Da Zhu4#, Shuai Fu5, Yishi Wu6, Hongling Yu3, Chuangye Lu2, Panke Zhou3, Mischa Bonn5, Hai I. Wang5,7, Qing Liao6, Hong Xu4, Xiong Chen3*, Cheng Gu1*; “Efficient photocatalytic production of hydrogen peroxide using dispersible and photoactive porous polymers”; Nat. Commun. 2023, 14, 6891. DOI: 10.1038/s41467-023-42720-6. (ESI高被引论文)

6. Yan Su1#, Bo Li2,4#, Zaoming Wang3#, Alexandre Legrand3,9, Takuma Aoyama5, Shuai Fu6, Yishi Wu7, Ken-ichi Otake3, Mischa Bonn6, Hai I. Wang6,8, Qing Liao7, Kenji Urayama10, Susumu Kitagawa3, Liangbin Huang4*, Shuhei Furukawa3*, Cheng Gu1,2*; “Quasi-homogeneous photocatalysis in ultrastiff microporous polymer aerogels”; J. Am. Chem. Soc. 2024, 146(22), 15479–15487. DOI: 10.1021/jacs.4c03862. (ESI高被引论文)

7. Bin Chen1#, Bo Li1#, Yan Su2, Jinlong Zhu3, Ming Gao4, Shaohui Xiong5, Ping Wang1*, Zaoming Wang1*, Qing Liao3*, Cheng Gu1*; “Quasi-homogeneous photocatalytic C–H functionalization enabled by donor-acceptor microporous polymer aerogels featuring ultralong-lived and long-range excitons”; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64(44), e202515924. DOI: 10.1002/anie.202515924. (ESI高被引论文、热点论文)

8. Yan Su1#, Bo Li3#, Hong Xu4, Chuangye Lu1, Shengdong Wang1, Bin Chen1, Zaoming Wang2, Weitao Wang1, Ken-ichi Otake2, Susumu Kitagawa2*, Liangbin Huang3*, Cheng Gu1,5*; “Multi-component synthesis of a buta-1,3-diene-linked covalent organic framework”; J. Am. Chem. Soc. 2022, 144(40), 18218–18222. DOI: 10.1021/jacs.2c05701. (ESI高被引论文)

9. Qinghao Liu1#, Zeying Yang2#, Shuai Yang3, Ming Gao4, Bin Chen1, Xianzhe Wei1, Shaohui Xiong5, Ping Wang1*, Qing Xu6*, Zaoming Wang1*, Ziqian Xue2*, Cheng Gu1*; “One-pot sequential coordination-covalent construction of symmetry-broken MN2O2 catalytic sites in cobalt-polyimide polymers for nitrate electroreduction”; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64(44), e202513738. DOI: 10.1002/anie.202513738.

10. Lingling Wang1,2#, Changwen Xu1#, Weiqi Zhang1, Qinglei Zhang1, Manlin Zhao1, Cheng Zeng1, Qinglin Jiang1, Cheng Gu1,3*, Yuguang Ma1,3*; “Electrocleavage synthesis of solution-processed, imine-linked, and crystalline covalent organic framework thin films”; J. Am. Chem. Soc. 2022, 144(20), 8961–8968. DOI: 10.1021/jacs.1c13072. (前封面论文)

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