湖北日报全媒记者 田佩雯 通讯员 姚一琳 高梦雅

在原子尺度上“焊接”出一条电子高速公路，武汉工程大学材料科学与工程学院胡六永教授团队破解半导体与催化剂间的电荷传输难题，研究成果于2025年3月在《自然·通讯》上发表。其核心价值在于通过原子尺度的材料设计，打通了电子在半导体与催化剂间传输的“堵点”，提升了光催化和光电化学反应效率。

这是武汉工程大学首次以第一完成单位在Nature系列期刊上发表的高质量研究论文，也是“90后”教授胡六永带领“90后”研究生陈渊兴，历时三年完成的重大标志性成果。

在交叉学科找到创新突破点

博士期间，胡六永从事光电传感材料与器件相关研究工作。后又加入长春应用化学研究所汪尔康院士课题组，研究生物传感与免疫分析。博士后研究主题，则主要侧重光电活性材料的设计与合成。

“年轻老师可能也要考虑具体情况，该变就得变。不是说博士期间研究高分子今后就一定做高分子，会做研究、会找关键科学问题才是关键。”来到武汉工程大学后，胡六永开始组建团队专攻“单原子催化与光电化学传感”，开启了从“高分子”到“单原子”的跨越。

今年初，35岁的胡六永评上正教授。自2019年入职武汉工程大学以来，胡六永在单原子催化与传感、光电化学传感等交叉学科领域，发展了针对食品安全、环境监测、生物医学诊断等方面快速检测的化学测量学方法，始终面向“大健康”，紧扣“健康中国2030”战略，在原子级分散材料仿生设计、原子尺度效应增敏机制探究和分析新方法构建等方面取得了一系列创新性成果。

招学生之前先“吓唬”一下

和其他老师不太一样的是，胡六永每年只招一名研究生。不仅招的少，来之前还要“吓唬”一下。

“来我们这儿很辛苦，早上8点到实验室，晚上很晚才能回去，一周至少保证6天的时间踏踏实实地做研究……”胡六永打趣地说，“被吓唬了还敢来的，那就是真正想来做科研的。”

今年发表在Nature子刊上的成果，第一作者是研究生陈渊兴。胡六永指导研究生陈渊兴创新性地在半导体CuO与铁单原子催化剂之间引入铂纳米团簇，构建了“Pt-Fe键”电荷传输通道。“就像在两种材料间架设了一座电子桥梁。”胡六永解释，“Pt团簇不仅加速电子提取，还协同调控Fe单原子的催化活性，实现了界面反应动力学的飞跃”。

“一开始我对研究方向很迷茫，是胡老师教导我如何找到关键科学问题，并且帮助我勾勒出研究的整体框架和关键节点。”即将读博的陈渊兴从研一开始着手做光单原子催化与传感方向的研究，一年下来，得不出具有可行性的数据，“每当研究偏离方向、遇到瓶颈时，胡老师总是告诉我要冷静耐心。”

“一定要抑制住乱发文章的冲动。”胡六永经常告诉学生，做基础研究一定要耐下性子，“为了毕业，为了荣誉，把一些短平快、不太成熟的东西发出来，是对科研不负责任的行为。”

面向“大健康”做基础研究

“取一点黄瓜的表皮，浸泡到溶液当中，取溶液中的一点点样品，跟我们构建的光电传感器结合，然后再去测信号的变化。通过电流信号拟合出来一个线性方程，根据方程就可以解读出黄瓜的农药含量。”胡六永解释，基于单原子材料的光电化学传感器的优异性能，进一步实现了广谱灭生性除草剂草甘膦的灵敏检测，能在10分钟内检测出农产品中痕量的农药残留，检测限低至0.41ng/mL，相当于一滴农药溶于5个标准游泳池，比传统方法灵敏度提高了100倍。

面向环境监测，团队通过调控M-N-C单原子催化剂的活性氧生成，可以实现对水体中抗生素的高选择性识别。在疾病诊断领域，团队构建的“电位分辨电化学发光”方法，为癌症早期标志物的超痕量检测提供了新思路。

“在早期癌症筛查中，传统的方法识别含量低的肿瘤标志物比较困难，我们聚焦电化学分析，将生物化学的健康信息转化为电信号，然后借助纳米催化的形式，实现信号放大，能够更加灵敏地把这些标志物检测出来。”胡六永解释，通过电化学分析，可以帮助解决疾病的早发现、早诊断、早治疗，这是他们一直在努力的方向。