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探索光電轉換的奧秘,堅持追尋“有趣”、發現“未知”,在浙江大學光電科學與工程學院研究員狄大衛心中,科研離不開好奇心與追求完美的勇氣。秉持著推動科學進步、社會進步的目標,他帶領團隊向科技前沿不斷前行。
“科研就是追尋‘有趣’與探索‘未知’。”今年36歲的青年學者狄大衛這樣認為。
狄大衛是浙江大學光電科學與工程學院研究員。因在新型發光器件領域取得突破性成果,先后入選2019年《麻省理工科技評論》全球“35歲以下科技創新35人”、2020年“世界頂尖科學家論壇青年科學家”與浙江省“鯤鵬行動”計劃首批專家。
在狄大衛看來,保持興趣和好奇心,能讓人在長期的科研工作中孜孜以求、樂此不疲;以推動科學進步、社會進步為目標,能讓探索和科學研究的腳步更加堅定扎實。
秉持著這樣的追求,他帶領科研團隊在探索科技前沿的道路上前行,在新型電致發光器件的基礎研究中不斷取得突破。
“做研究不僅追求‘通關’,更要盡量達到完美”
如果說白熾燈照亮了20世紀,那么發光二極管(LED)則點亮了21世紀。作為發光二極管家族的重要一員,有機發光二極管具有超輕超薄、發光效率高、適用于曲面與柔性設備等特點,已被廣泛應用于高清電視、智能手機等高端電子設備中。
在目前被廣泛應用的有機發光二極管材料中,基于稀有金屬銥的磷光材料性能最為優越,但其在高亮度下的效率受限,且普遍成本高昂。同時,制備有機發光二極管所用到的真空蒸鍍方法也存在成本與能耗較高的問題。因此,尋找更好的替代材料與器件工藝,是多國科學家努力探索的方向。
“雖然要突破以往的效率極限非常難,但是一旦跳出,就會看到廣闊的天地。”在狄大衛看來,在科研中要不斷接近并超越現有的框架,要敢于挑戰經典。
2016年,正在攻讀博士學位的狄大衛與合作者發現了一系列新型卡賓金屬發光分子。這是一種新型有機發光分子,材料基于金、銀、銅等常見金屬,不僅成本較低、環境友好,且容易合成。基于這種分子,他們設計了溶液法制備的有機發光二極管,器件發光的外量子效率高達27.5%,創造了當時低成本溶液法LED效率的世界紀錄。
此后,狄大衛又帶領團隊將鈣鈦礦LED的外量子效率提升到20%以上,內量子效率接近100%,再一次創造了鈣鈦礦LED效率的世界紀錄。
“做研究不僅追求‘通關’,更要盡量達到完美。”狄大衛說,他要尋找那些“隱藏的寶藏”,追尋研究的極限。
“從0到1探索的過程,要追隨自己的內心”
攻讀兩個博士學位,且研究方向正好相反,在很多人看來,狄大衛的科研之路有些不同尋常。但在狄大衛看來,科研的魅力正來自對未知的不斷探索。
2011年,攻讀博士學位的狄大衛的研究方向是第三代太陽能電池。在一次實驗中,他無意間發現量子點硅太陽能電池發出了紅色的光,而根據經典理論,硅是發光禁阻的間接帶隙半導體材料,通常不會發光。亮起來的太陽能電池,說明簡單的量子調控可以使半導體材料的特性完全改變。
這道微弱的紅光,激發了狄大衛對發光二極管的濃厚興趣。暫時放下鉆研多年的太陽能電池方向,狄大衛選擇攻讀物理學博士,研究有機發光二極管的器件物理。“很多人說我的兩個研究方向正好相反,一個是將光能轉化成電能,一個是將電能轉化成光能。其實二者的共同點是通過半導體器件實現光電轉換。”狄大衛說。
“從0到1探索的過程,要追隨自己的內心,要依靠好奇心和興趣。只有保持強烈的好奇心和求知欲,才可能堅持下去并有所發現。”狄大衛說。
除了基礎研究,狄大衛還努力將具有應用前景的研究成果持續推進。“有機發光二極管產業非常巨大,但原始核心技術基本由國外掌握。讓關鍵發明專利在國內產生,為未來相關產業在中國的自主發展打下基礎,是中國科研工作者的使命。”狄大衛說。
“科技自立自強,離不開青年一代”
從學生到博士生導師,狄大衛說:“科技自立自強,離不開青年一代。”
“科研是一個探究未知事物的過程,需要用好奇心照亮未知領域。”每當面試申請進組的研究生時,狄大衛都會問他們同一個問題:“你是否真正熱愛科學研究?”這是一個既容易又困難的問題。之所以容易,是因為標準答案一目了然;之所以困難,是因為這既是一道面試題,也是一道人生選擇題。在狄大衛看來,要做好科研,熱愛是首要條件。
最近,狄大衛與課題組成員連亞霄等共同發明的一項技術,為擴展鈣鈦礦LED器件設計的多樣性做出了貢獻。連亞霄說:“狄老師非常樂于和我們交流,但他不會給我們具體答案,而是會給出一個方向,讓我們自己探尋。起初,可能有些無頭緒,但繼續鉆研下去,往往就會出現驚喜。”
作為帶領學生在前沿基礎研究大海中航行的“船長”,狄大衛當下最開心的事莫過于與團隊成員一起研究和探討。“帶領團隊開展研究,如今,我心中更多了一份使命感和責任感。現在我們擁有良好的學術資源和科研條件,這些都來之不易。因此,把科研做好,為國家培養優秀的科研工作者,我責無旁貸。”
“我最期待的是,有更多優秀的青年能夠投身到前沿的科研事業中來,發現探索與創新的樂趣,肩負使命,用好奇心和毅力創造未來。”狄大衛說。
《人民日報》( 2021年02月05日 第 12 版)
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