未来科学大奖科学委员会将“物质科学奖”授予李亚栋的原因在于，他对“单原子催化”的发展和应用作出开创性贡献。

何为催化？简而言之，催化是指化学反应在外来物质作用下反应速度增加的一种现象。外来物质被称作催化剂，反应速度增加的过程被称为催化过程。

何为单原子催化？单原子催化是“单原子位点催化”的简称，指发生催化的活性位点落在一个原子上面，极大提高了金属原子的利用效率。

何处体现开创性？催化是当今化工产业的核心科技，开发高效催化剂和相应可行的合成方法是化学及化工学科最重要的研究目标之一。自上世纪60年代起，金属原子利用率最优且催化位点及模式均一的异相金属催化剂开发一直未能得到发展，关键制约因素在于缺乏简易可行、广泛适用的单原子异相催化剂制备以及科学表征方法。

李亚栋基于过去数十年积累的纳米材料合成经验，带领团队系统性地开发了可设计、可控且具有普适性的单原子催化剂的合成方法。这些方法促成了具有高载量中心金属和均一微观结构的单原子催化剂的大规模合成，为此类催化剂广泛应用于工业生产奠定了基础，推动人类社会的可持续发展。

催化深刻影响着人类社会与现代科学的发展，诺贝尔奖曾先后8次颁发给催化领域。“催化是化学的灵魂，催化是化工的发动机。如今绿色化工、能源革命依赖于催化科技创新，单原子催化便应运而生。”李亚栋指出，与传统催化剂相比，单原子催化剂理论上可实现100%的原子利用率，能够推动现代化工产业升级换代。

20世纪，合成氨催化剂的发明，让人类实现了“空气变面包”的梦想。

21世纪，单原子催化剂的合成，使人类认知进入原子级层次，有望在原子水平上实现操控。

李亚栋将单原子催化的发展划分为三阶段。第一阶段证实新发现，研究科学内涵和未来前景；第二阶段建立合成方法，打造单原子催化剂“工具箱”；第三阶段是单原子催化剂的大规模工业化应用，专利向爱好和平的国家开放，造福全人类。当下第二阶段即将完成，第三阶段已拉开序幕。

目前，李亚栋团队几乎可以把元素周期表里的重要催化元素都变成单原子催化剂，并且实现了将纳米催化剂直接转化为单原子催化剂的创新技术，极大推进了单原子催化的工业化进程。

“单原子催化的发现与合成制备，让我们有信心或有希望去挑战人类在物质科学上的极限，努力实现原子级精准制造。”李亚栋说,“只要单原子催化进入工业化示范成功，人类有可能从微纳时代进入单原子单分子的新时代。”

对此，李亚栋表示，“我们没有理由不全身心投入，这可能是中国在现代科学技术中给人类作出的重要贡献。我们希望这项技术能够造福人类，给广大和平爱好者带来新的福音。”

李亚栋自1999年进入清华大学化学系任教以来，带领团队取得一系列令人瞩目的研究成果，并培养了大批优秀的科研人才。

躬耕教坛，启智润心。李亚栋十分注重提升学生的独立思考能力和创新思维，鼓励学生真做学问、做真学问，以开放包容的心态接纳新事物，把普通的事情做到与众不同。他坚信“成才三定律”：一是欧姆定律，电流总是从电阻小的地方通过，人总是想走捷径，而他鼓励学生踏实勤奋、下苦功夫，不要投机取巧；二是牛顿第二定律（F=ma），每个人的能力是F，想要获得大的加速度a，必须把m减小，即降低各种欲望与阻力；三是能量守恒与转化定律，他希望学生立德立功立言，把势能转化为动能，用自身能量为社会“做功”。

指导学生做科研时，李亚栋倡导“3W”原则，即What’s new? What happened? Why? 启发学生一步步深化对问题的认知，把握现象背后的深层机制。

在李亚栋的悉心培养下，一批批学子在科研领域心怀热爱、砥砺前行，取得累累硕果。他的学生曾连续三年在清华大学研究生“学术新秀”的评选中排名前两位，一些优秀学生被哈佛大学、斯坦福大学等世界名校录取，研究能力得到国际同行认可。