探索光電轉(zhuǎn)換的奧秘，堅(jiān)持追尋“有趣”、發(fā)現(xiàn)“未知”，在浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院研究員狄大衛(wèi)心中，科研離不開好奇心與追求完美的勇氣。秉持著推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步、社會(huì)進(jìn)步的目標(biāo)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(xué)者狄大衛(wèi)這樣認(rèn)為。
狄大衛(wèi)是浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院研究員。因在新型發(fā)光器件領(lǐng)域取得突破性成果，先后入選2019年《麻省理工科技評(píng)論》全球“35歲以下科技創(chuàng)新35人”、2020年“世界頂尖科學(xué)家論壇青年科學(xué)家”與浙江省“鯤鵬行動(dòng)”計(jì)劃首批專家。
在狄大衛(wèi)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(dòng)科學(xué)進(jìn)步、社會(huì)進(jìn)步為目標(biāo)，能讓探索和科學(xué)研究的腳步更加堅(jiān)定扎實(shí)。
秉持著這樣的追求，他帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)在探索科技前沿的道路上前行，在新型電致發(fā)光器件的基礎(chǔ)研究中不斷取得突破。
“做研究不僅追求‘通關(guān)’，更要盡量達(dá)到完美”
如果說白熾燈照亮了20世紀(jì)，那么發(fā)光二極管(LED)則點(diǎn)亮了21世紀(jì)。作為發(fā)光二極管家族的重要一員，有機(jī)發(fā)光二極管具有超輕超薄、發(fā)光效率高、適用于曲面與柔性設(shè)備等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于高清電視、智能手機(jī)等高端電子設(shè)備中。
在目前被廣泛應(yīng)用的有機(jī)發(fā)光二極管材料中，基于稀有金屬銥的磷光材料性能最為優(yōu)越，但其在高亮度下的效率受限，且普遍成本高昂。同時(shí)，制備有機(jī)發(fā)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(xué)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(huì)看到廣闊的天地。”在狄大衛(wèi)看來，在科研中要不斷接近并超越現(xiàn)有的框架，要敢于挑戰(zhàn)經(jīng)典。
2016年，正在攻讀博士學(xué)位的狄大衛(wèi)與合作者發(fā)現(xiàn)了一系列新型卡賓金屬發(fā)光分子。這是一種新型有機(jī)發(fā)光分子，材料基于金、銀、銅等常見金屬，不僅成本較低、環(huán)境友好，且容易合成。基于這種分子，他們?cè)O(shè)計(jì)了溶液法制備的有機(jī)發(fā)光二極管，器件發(fā)光的外量子效率高達(dá)27.5%，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)低成本溶液法LED效率的世界紀(jì)錄。
此后，狄大衛(wèi)又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將鈣鈦礦LED的外量子效率提升到20%以上，內(nèi)量子效率接近100%，再一次創(chuàng)造了鈣鈦礦LED效率的世界紀(jì)錄。
“做研究不僅追求‘通關(guān)’，更要盡量達(dá)到完美。”狄大衛(wèi)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(nèi)心”
攻讀兩個(gè)博士學(xué)位，且研究方向正好相反，在很多人看來，狄大衛(wèi)的科研之路有些不同尋常。但在狄大衛(wèi)看來，科研的魅力正來自對(duì)未知的不斷探索。
2011年，攻讀博士學(xué)位的狄大衛(wèi)的研究方向是第三代太陽能電池。在一次實(shí)驗(yàn)中，他無意間發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)硅太陽能電池發(fā)出了紅色的光，而根據(jù)經(jīng)典理論，硅是發(fā)光禁阻的間接帶隙半導(dǎo)體材料，通常不會(huì)發(fā)光。亮起來的太陽能電池，說明簡單的量子調(diào)控可以使半導(dǎo)體材料的特性完全改變。
這道微弱的紅光，激發(fā)了狄大衛(wèi)對(duì)發(fā)光二極管的濃厚興趣。暫時(shí)放下鉆研多年的太陽能電池方向，狄大衛(wèi)選擇攻讀物理學(xué)博士，研究有機(jī)發(fā)光二極管的器件物理。“很多人說我的兩個(gè)研究方向正好相反，一個(gè)是將光能轉(zhuǎn)化成電能，一個(gè)是將電能轉(zhuǎn)化成光能。其實(shí)二者的共同點(diǎn)是通過半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。”狄大衛(wèi)說。
“從0到1探索的過程，要追隨自己的內(nèi)心，要依靠好奇心和興趣。只有保持強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，才可能堅(jiān)持下去并有所發(fā)現(xiàn)。”狄大衛(wèi)說。
除了基礎(chǔ)研究，狄大衛(wèi)還努力將具有應(yīng)用前景的研究成果持續(xù)推進(jìn)。“有機(jī)發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)非常巨大，但原始核心技術(shù)基本由國外掌握。讓關(guān)鍵發(fā)明專利在國內(nèi)產(chǎn)生，為未來相關(guān)產(chǎn)業(yè)在中國的自主發(fā)展打下基礎(chǔ)，是中國科研工作者的使命。”狄大衛(wèi)說。
“科技自立自強(qiáng)，離不開青年一代”
從學(xué)生到博士生導(dǎo)師，狄大衛(wèi)說：“科技自立自強(qiáng)，離不開青年一代。”
“科研是一個(gè)探究未知事物的過程，需要用好奇心照亮未知領(lǐng)域。”每當(dāng)面試申請(qǐng)進(jìn)組的研究生時(shí)，狄大衛(wèi)都會(huì)問他們同一個(gè)問題：“你是否真正熱愛科學(xué)研究?”這是一個(gè)既容易又困難的問題。之所以容易，是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)答案一目了然;之所以困難，是因?yàn)檫@既是一道面試題，也是一道人生選擇題。在狄大衛(wèi)看來，要做好科研，熱愛是首要條件。
最近，狄大衛(wèi)與課題組成員連亞霄等共同發(fā)明的一項(xiàng)技術(shù)，為擴(kuò)展鈣鈦礦LED器件設(shè)計(jì)的多樣性做出了貢獻(xiàn)。連亞霄說：“狄老師非常樂于和我們交流，但他不會(huì)給我們具體答案，而是會(huì)給出一個(gè)方向，讓我們自己探尋。起初，可能有些無頭緒，但繼續(xù)鉆研下去，往往就會(huì)出現(xiàn)驚喜。”
作為帶領(lǐng)學(xué)生在前沿基礎(chǔ)研究大海中航行的“船長”，狄大衛(wèi)當(dāng)下最開心的事莫過于與團(tuán)隊(duì)成員一起研究和探討。“帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展研究，如今，我心中更多了一份使命感和責(zé)任感。現(xiàn)在我們擁有良好的學(xué)術(shù)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(yǎng)優(yōu)秀的科研工作者，我責(zé)無旁貸。”
“我最期待的是，有更多優(yōu)秀的青年能夠投身到前沿的科研事業(yè)中來，發(fā)現(xiàn)探索與創(chuàng)新的樂趣，肩負(fù)使命，用好奇心和毅力創(chuàng)造未來。”狄大衛(wèi)說。
