■ 深圳特区报记者 焦子宇
在南科大创园实验室里，一朵由化合物构成的“梅花”悄然绽放——它并非草木，而是一个被称为“金属核轮烯”的分子结构。这项由化学系讲席教授、深圳格拉布斯研究院执行院长夏海平团队攻克的成果，破解了困扰化学界70年的难题。
从“梅花”到“同花顺”，从教科书到高考试题，凭借独创的“碳龙化学”，夏海平在2025年11月当选为中国科学院院士，并正以原创之力在世界化学史上留下中国烙印。
做出了这朵“分子梅花”，兴奋的她开心得一夜无寐
夏海平院士的申报依托单位为南方科技大学，整个推荐流程均在南科大完成。其中最为关键的工作，是成功合成了“金属核轮烯”的分子结构。
“这一系列成果总称为‘碳龙化学’，相关研究始于十几年前我在厦门大学工作期间，来到南科大后实现了系列突破，并且做出了最关键的成果，就是‘金属核轮烯’。”夏海平介绍：“这是‘碳龙化学’的一个升级版。其最核心的分子结构，看起来就像一朵梅花。”
那是2023年底，为了合成这个五个五元环结构的分子，博士后徐宾彬已经在实验室里尝试了多种方法，奋战了一年多，而整个团队为之付出的时间则更长。
“之前我一直不知道到底能不能做出来，一直到它出现在眼前，我才发现这个结构真的可以实现。”那天测完晶体已经是晚上12点多了，徐宾彬却毫无困意，翻来覆去睡不着。第二天一大早，她就敲开夏海平办公室的门做了汇报。
该成果带给徐宾彬的是震撼，而对夏海平而言，这更是对他多年来孜孜探索方向的一次确认。在苯环发现200周年，也是他沿此方向攻关的第十年，“金属核轮烯”终于清晰展现出其轮廓——精致、规整、优美。夏海平马上组织团队开会讨论这个进展，大家马不停蹄继续试验、观测、收集数据，几个月的奋斗后，他们终于收获了更完美的分子结构：它花瓣匀称、结构完整，环的中间有一个类似“花蕊”的金属原子。
“梅花”绽放，“芳香”扑鼻。今年5月1日，《自然》发表了这项成果，美国化学会发布的《化学与工程新闻》对该成果的评价是：“该成果重新定义了金属杂芳香性，或将载入教科书。”
有人说，它该成为南科大化学系的“系标”，我说它更加完美
“你知道苯分子吗？它是一个六元环，是法拉第在1825年发现的，今年恰好是它被发现200周年。”夏海平告诉我们。苯正是第一个被认识的“轮烯”体系。
到了1951年，科学家发现了二茂铁，它有着由轮烯分子与金属形成的“三明治”结构——金属夹在两个轮烯环中间。这类分子在催化领域极为重要，相关发现者也在1973年获得了诺贝尔化学奖。此后，许多科学家开始思考一个问题：金属能否不只是在环外“夹心”，而是直接嵌入到轮烯环的内部？这个难题70年来一直未获解决。
夏海平介绍，他团队的工作就是首次成功将金属原子“塞进”了轮烯环的内部。更关键的是，他们发现这个新分子具有非常独特的性质。首先，它的大环芳香性比传统认为完美的苯环还要强。同时，由于金属的嵌入，它周围的五个小环也被赋予了芳香性，形成了一个结构独特且高度对称（具有五重对称性）的分子。
有意思的是，这个“分子梅花”与化学系沿用近十年的“系标”十分相似，这个“系标”本就是以苯分子为原型而设计的花型。夏海平说：“许多人说我们把化学系的‘系标’做出来了，而且比‘系标’的设计更精美、更严丝合缝。科学的进展往往会突破我们的认知，而且比我们想象的更精妙。”
桌上那副特殊“同花顺”扑克牌，见证他无悔的科学坚守
走进夏海平的办公室，人们往往会被他桌上的一副特殊扑克牌吸引。这不是普通的扑克牌，而是一套“碳龙化学”主题牌——每张牌背后，都凝聚着一段艰苦的科学历程。
“我的研究方向是金属有机化学，核心是探索碳与金属之间的化学键。”夏海平说，“我一直想探究一个根本问题：一个金属原子上最多能形成多少根碳—金属键？极限在哪里？”
夏海平不想沿用前人方法，他选择了一条原创路径：用一条至少三爪的碳链去“抓住”金属。随着碳链不断增长，碳—金属键的数量也不断增加。2016年，团队已成功合成碳原子数从7到12的一系列化合物。
“在一次交流中，丁奎岭院士对我说，你这7、8、9、10、11、12的碳系列，不正像一副‘同花顺’吗？”夏海平回忆道。从此，“同花顺”成了这个系列化合物的昵称。
此后，团队继续推进，这副“同花顺”越连越长。其中最高阶的“K”和“A”分子，是在南方科技大学完成的。尤其是“A”——梅花型的“金属核轮烯”，是整个研究中最难攻克的堡垒。为了纪念这项历时近十年的工作，团队设计了一套“碳龙化学”扑克牌。未来，这个“同花顺”家族还可能进一步扩展，例如嵌入更多金属或构建更大环系。
水到渠成之下，“碳龙化学”作为中国原创成果，已获得多方认可。夏海平将其概括为“走进书架、登上货架，还进了试卷”——走进“书架”指的是它被写入了国际权威的有机化学教科书《March Advanced Organic Chemistry》，上“货架”是指进入J&K（百灵威）试剂目录国内外销售。
“‘上了试卷’则更巧。我们的研究论文在今年5月1日发表。没想到，它迅速被广东省高考化学命题组关注并采纳，进入了同年高考的化学试题。后来我们还发现一些高中质检题也引用了这项研究。我想，很多考生以后会在备考时就接触到这个来自南科大的前沿成果。”夏海平笑道。
“通过计算，我们预测可以形成一个庞大体系：环碳原子数可从12扩至17，可嵌入的金属也覆盖周期表中众多元素。我们希望一步步解锁这张‘地图’，最终发展成庞大的分子家族，并在光电材料、能源、催化等领域找到应用。”
回望7年前的南下，他心中只有一种说法：非常正确
2018年，55岁的夏海平全职加入南科大。“很多人问我原因。其实我不是被‘挖’来的，而是觉得如果55岁还不改变，可能一辈子就呆在一个单位了。”他坦言，“我来南科大看了看，和学院领导聊了聊，就做出了决定。”
目前，夏海平主讲两门课：《高分子材料结构、性能与应用》与《化学实验安全与环保》。“实验室安全课我已坚持十多年。化学实验性质决定了化学系是安全高危区，实验室安全是重中之重。没有安全，一切研究都失去意义。”课堂上，他融入真实案例，反复强调规范操作与应急流程，从试剂存放、仪器使用到应急处置，都亲自示范、严格把关。“实验台前无小事，一个细节的疏忽可能造成无法挽回的后果。”他常这样叮嘱学生。
回望7年前加入南科大的决定，他的回答简练而笃定：“非常正确。”
本月20日，学校就要迎来建校15年。“过去15年，南科大可以说是新办大学中发展最快的一所。”谈及未来，他语气里满是期待，“我们在PI制上已经取得了显著成绩，接下来还要进一步探索更有组织、更有协同的科研模式。”他相信，在国家和省市的持续有力支持下，南科大的发展动能继续增强，各项办学指标实现稳步攀升。“如果能得到稳定的支持，相信南科大能在全国乃至全球高等教育格局中，走到更前沿的位置。我对此充满信心。”