翻上村卓(Takashi Uemura)近三年的论文列表,有一个变化很明显:2022年之前,他发的几乎全是"怎么在MOF纳米通道里做聚合反应"——精确控制分子量、调控立构规整性、合成二维高分子薄膜。这些是他从京都大学一路做到东京大学应用化学系教授的看家本领。但2023年之后,画风变了。
2025年底发在JACS上的那篇论文,标题是Metal-Organic Framework Nanopores Identify Single Monomer Mutation on Synthetic Polymer Chain(J. Am. Chem. Soc., 2025, 147, 48352-48360)。他们用MOF-808的三维纳米孔,在600多个重复单元的聚苯乙烯长链上,识别出了一个——仅仅一个——单体的替换。
这不是他以前做的"在孔道里聚合"的事了。这是反过来——用孔道去"读"一根高分子链的序列信息。思路完全不同。
二十年MOF聚合,为什么突然转向
先说背景。上村卓2002年在京都大学拿到高分子化学博士学位,师从Yoshiki Chujo,之后在北川进(Susumu Kitagawa)组里从助教做到副教授。北川进是MOF/多孔配位高分子领域的创始人之一。在那个环境里,上村卓做了十几年一件事:把各种单体塞进MOF纳米通道,利用纳米限域效应控制聚合反应。自由基聚合、开环聚合、阳离子聚合,一个一个试过来,发了一堆Angew、JACS、Nature Materials。
2018年他从京大搬到东大,先在新领域创成科学研究科,2021年转入工学研究科应用化学系。团队目前有副教授Nobuhiko Hosono、助教Ami Nishijima(2024年拿了井上青年科学家奖)、特任助教Yuki Kametani和助教Bohan Cheng。
导师画像上村卓(Takashi Uemura),东京大学工学研究科应用化学系教授,京都大学高分子化学博士(2002)。h-index约55,总引用约8000次。2024年井上科学奖得主,英国皇家化学会会士(FRSC, 2022),2021年日本化学会创造化学奖,2016年JSPS Prize。JST CREST研究总监(2013-2020)。
转向的脉络其实在2020年前后就开始了。那一年他们在Nature Communications上发了用MOF做超薄高分子单层膜的工作,2022年又在ACS Nano上做了MOF纳米片的尺寸选择性吸附。这些工作表面上还是"MOF+高分子",但逻辑已经反了——不是"用MOF做反应器",而是"用MOF的孔去区分不同的高分子"。
论文里藏着的信号
我们重点看三篇近期论文,它们共同指向一个方向。
Metal-Organic Framework Nanopores Identify Single Monomer Mutation on Synthetic Polymer ChainJ. Am. Chem. Soc., 2025, 147, 48352-48360MOF-808的纳米孔(~1.0 nm口径)对聚苯乙烯均聚物完全不吸附,但如果链上有哪怕一个位点发生了单体替换,它就能把这根链抓住。突变位置和化学性质都会影响吸附行为。MOF纳米孔不只是筛子,更像一个"读取器"。
Sorting Polymerization in a Bichannel Metal-Organic FrameworkNat. Commun., 2025用双通道MOF(Kagome晶格),让不同极性和尺寸的单体自动分拣到不同通道,各自平行聚合。一步操作,从混合原料直接得到有序排列的双组分高分子阵列——传统方法做不到的事。
Fabrication of Self-Expanding Metal-Organic Cages Using a Ring-Openable LigandAngew. Chem. Int. Ed., 2024, e202404155 (VIP论文)Nishijima助教一作。从MOF拓展到了MOC(金属有机笼),连多孔主体本身的形态都在变。组里选VIP论文的方向出来给青年教员做一作,说明转向不是PI一个人在推,整个组的科研力量都在重新布局。
旧认知可能害了你
如果你现在Google搜"Uemura lab research",很多介绍还在写"polymer synthesis in coordination nanospaces"。没错,但不完整。他的组确实还在做纳米空间聚合——2024年的Macromolecules和Adv. Funct. Mater.论文都还有这块——但最前沿的布局、最重要的新论文,重心已经移到了分子识别和分离。
老实讲,这个组的核心竞争力没变:理解MOF孔道与客体分子的相互作用。变的是应用方向——从"我控制反应"变成"我读取信息"。前者偏材料合成,后者偏分析化学和精密分离。对你来说,这意味着准备研究计划的时候,重点应该放在哪里。
什么人最匹配?化学或高分子背景,有MOF合成经验或高分子结构表征经验(NMR、GPC、XRD、TGA),对分子识别有兴趣。本科或硕士接触过多孔材料和大分子体系的交叉研究,会比单纯做无机MOF或纯有机高分子的人更有优势。
最容易误判做纯无机MOF合成的同学容易以为自己很匹配——但上村组的核心是MOF与高分子的交叉,完全没有高分子背景的话,组内一半以上的内容跟不上。反过来,做纯有机高分子但没接触过多孔材料的也需要补大量基础。
如果你要申研究计划请聚焦"MOF纳米孔对高分子链的识别或分离",而不是"在MOF里做聚合"。东大申请流程:先邮件联系导师获得接收意向,再参加入学考试(英语+专业+面试),TOEFL成绩必须提交。
我们怎么看这件事
上村卓是少数能在MOF领域和高分子领域同时被认可的研究者——论文同时发在JACS和Macromolecules。这种双重身份在申请时是优势:你的研究计划可以横跨两个社区的问题。
他的组有一个值得注意的特点:青年教员独立性很高。Nishijima助教在Angew上发VIP论文做一作,Hosono副教授的Nature Communications也是独立通讯。这意味着博士生有机会跟不同风格的mentor合作。我们做了这么多年,这种"组内多导师"的环境确实对PhD成长有利。
但也要说清楚:东大的博士生活跟欧美不太一样。日本的博士体制要求通过入学考试,进组后研究强度大。上村组发文质量很高——不是灌水出文章的组——读博时间和压力你要有心理准备。
说说你的情况——你是做MOF出身想转高分子方向,还是做高分子出身想找一个有孔道化学资源的组?这两个出发点,准备策略完全不一样。
