北京市科技新星系列专访——钟海政:弘扬延安创业精神,拓展学科交叉创新领域

发布日期: 2017- 11- 17 信息来源: 新华网 字号:[ ]

新华网北京11月17日电(陈梦瑶)量子点技术作为纳米材料的经典体系之一,经过30多年的发展,正在逐渐由基础科学转向技术应用,在医学成像、生物检测和照明显示等领域的应用已初露端倪。特别是近年来,三星、TCL等公司推出量子点电视产品后,量子点技术成为备受业界关注的热门话题。

在这一领域,活跃着一位北京理工大学的青年学者,他就是2014年“北京市科技新星”获得者钟海政。2010年加入北理工,7年间,他不断发扬这所军工院校“延安创业精神”,他和他的团队已经成为推动量子点技术应用的弄潮儿。

面对国际专利壁垒挑战  重点研究新型量子点材料

量子点在照明与显示技术中的应用,能够显著提高LED的品质,弥补现有技术在面光源照明和高性能显示中的不足,成为重要的前沿技术领域。国家“十三五”战略性新兴产业发展规划和以及“中国制造2025”中都明确提出重点发展量子点显示技术。值得关注的是,基于量子点背光源技术的液晶显示器已经成功走向商业化。经典量子点材料一般采用高温热注入技术制备,产业化仍面临工艺复杂、成本高昂及国外专利壁垒等挑战。

鉴于此,钟海政指出:“寻求低成本的新型量子点材料体系是解决上述挑战和扩展量子点应用领域的重要思路之一。”自2010年开始,他勇于创新求索,无惧征程艰难,立足新材料的突破攻关,终于打开了一片新天地。

事实上,他在中科院化学所李永舫院士课题组攻读博士期间开始,便开展了无镉量子点的研究,发展了低毒、低成本三元铜铟硫量子点的“一锅煮”制备技术,在多伦多大学完成2年博士后研究后,他加入了北京理工大学,通过与长江学者邹炳锁教授的“强强联合”,阐明了组分依赖的发光机制,设计了尺寸、组分及表面的组合调控策略,发展了系列高荧光效率铜铟硫量子点材料,并实现了单批次百克量级的小试放大,同时在不断拓展其在照明、生物成像等领域的应用研究。历经12年持续研究,他已经成为这一方向的国际翘楚。

2013年7月,被破格晋升为教授的钟海政开始重新思考自己的科研方向。当时,国际上钙钛矿太阳能电池研究才刚刚兴起。而钙钛矿材料最早是作为发光材料进行研究的,由于室温下发光性能低下而被放弃。通过研究分析,钟海政发现量子点能够减少钙钛矿材料的尺寸,可减少内部本征缺陷,提升激子结合能,实现高效率发光。然而钙钛矿材料形成能很低,不能用传统量子点合成方法制备。为此,他带领团队发明了“室温配体辅助再沉淀技术”(授权中国发明专利,并转让TCL进行国际专利布局),获得了高效率发光的钙钛矿量子点材料,为开展其显示应用打开了大门,使得他们成为国际上最早报道钙钛矿量子点的研究团队之一,并受到了学术界和工业界的广泛关注。

与此同时,他和团队发明的钙钛矿量子点光学膜“原位制备技术”(授权中国发明专利,提交国际PCT专利申请),摈弃了传统量子点的复杂制备工艺,有望成为量子点显示领域中的一项颠覆性技术革新。目前,这一技术已经成功进入中试阶段,通过与乐凯、TCL等显示行业龙头企业合作,已经实现了钙钛矿量子点液晶显示样机,正在全力推动其产业应用。

除此之外,钟海政还围绕钙钛矿量子点光学膜这一核心材料,开展军用光电子的集成技术研究,进而大大推动了量子点在探测器紫外增强等领域的应用发展。

努力拓展学科交叉  引领技术纵深发展

正如量子点研究的先驱浙江大学彭笑刚教授指出的,“目前量子点领域已经发展到了高级水平,需要更高深、更系统、更集成的研究”。钟海政对此深有同感,他认为,“研究深入需要高端的研究手段,而系统和集成的研究需要多学科交叉,以及技术上下游立体化的协作。”

在过去7年的科学研究中,通过广泛的国内外合作,钟海政在低成本铜铟硫和钙钛矿量子点及其照明显示应用技术方面的研究成果,已经在国际上形成了鲜明的特色。

钟海政深知,每一次重要的学术进展都离不开国内外学术同行和工业界的支持和帮助,合作是推动着量子点应用技术发展的重要驱动力。比如,通过与华中科技大学韩俊波教授的合作,他们得以理解了钙钛矿量子点的发光机理;通过与王涌天教授合作,钟海政在国际上首次实现了量子点的三维显示承接介质;通过与UCLA裴启兵教授合作,钟海政在国际上率先实现了基于钙钛矿量子点的柔性电致发光显示;通过和河南大学申怀彬教授的合作,他们推动了铜铟硫量子点LED器件的提升;而与北京宇极芯光光电技术公司合作,大大提升了他们人才培养的水平,所指导的本科生团队获得了全国大学生挑战杯科技竞赛一等奖的好成绩。

在与国内外优秀学者的合作中,他学习到了新的知识、手段和技术进展;在与国内知名企业合作过程中,他了解到了企业的重大需求以及工程化的思路。一切成果的取得都让钟海政深感学科交叉和行业交叉在量子点技术发展和人才培养的重要意义。除了他在自己的研究领域交叉,他还非常注重参与交叉平台的搭建,2017年10月,作为客座编辑之一,他组织了《中国光学》北理工青年学者专刊;作为创始成员之一,他参与了中国彩电技术创新联盟的成立。

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在钟海政看来,北京理工大学“纳米光子学与超精密光电系统北京市重点实验室”为他提供了一个难得的开展交叉研究的平台,而“新星计划”则为他插上了奋飞的翅膀,使他的学术视野和管理能力获得了质的飞跃,完成了从独立开展研究的博士后到带领团队共同奋进的带头人转变。“承担科技新星项目之前,我只有三四位研究生。而现在团队已经发展到包括2名国际兼职教授、3位青年教师、2位博士后与10余位研究生的研究团队。”

钟海政认为,科技新星计划涵盖了来自不同专业的年轻人,是一个颇具交叉化、立体化、长期化的平台。通过新星平台,他结交了很多志同道合的朋友与合作伙伴,这注定将是他人生道路上最宝贵的经历与财富。

长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。毋容置疑,钟海政将继续坚定不移地在产学研的交叉道路上砥砺前行,为实现中国科技强国之梦提交自己的“中国方案”!

走近钟海政

钟海政,北京理工大学材料学院教授、博士生导师,《中国光学》青年编委,主要从事量子点发光技术研究。

在铜铟硫和钙钛矿系列量子点材料及其照明和显示应用方面有突出贡献。已发表SCI论文85篇,被他人引用超过3000次,其中第一或通讯论文52篇,8篇入选ESI高被引论文,单篇最高他引320次,H因子28。申请中国发明专利16项(授权9项,其中2项成功转让),提交PCT专利申请3项,为3本专著撰写章节,在国内外学术会议上做邀请报告20余次。

获得国家自然科学优秀青年基金、人事部留学归国择优资助、北京市科技新星和北京市青年英才等人才计划支持。

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