從“0到1”，堅(jiān)定的守望

羅旭

原始創(chuàng)新之路，是一條荊棘叢生、危機(jī)四伏的懸崖小路。也正因如此，雖然有無(wú)數(shù)科研工作者向往原始創(chuàng)新，但真正走上這條道路的人卻少之又少。

然而，在我國(guó)柔性電子學(xué)領(lǐng)域，卻有這樣一支科研團(tuán)隊(duì)，始終聚焦國(guó)家戰(zhàn)略需求，在原始創(chuàng)新的“無(wú)人區(qū)”執(zhí)著深耕。這就是由中國(guó)科學(xué)院院士、西北工業(yè)大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)黃維教授領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)。

科研“無(wú)人區(qū)”里雖然暗藏風(fēng)險(xiǎn)，但也富含著科學(xué)寶藏。近年來(lái)，黃維團(tuán)隊(duì)的顛覆性科研成果不斷涌現(xiàn)，陸續(xù)發(fā)表在世界頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上，包括被列入“化學(xué)與材料學(xué)領(lǐng)域十大熱點(diǎn)前沿”的“有機(jī)超長(zhǎng)余輝材料研究”、入選“中國(guó)高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”的“高效鈣鈦礦發(fā)光器件研究”，還有無(wú)墨噴水打印的多彩“復(fù)寫(xiě)紙”、無(wú)限保鮮的“層狀鈣鈦礦電池”、回歸有機(jī)半導(dǎo)體本質(zhì)的“有機(jī)納米聚合物”……堪稱(chēng)科研界的“寶藏團(tuán)隊(duì)”。

4月7日，黃維團(tuán)隊(duì)的成果“層間相互作用調(diào)控構(gòu)建高效穩(wěn)定層狀鈣鈦礦太陽(yáng)能電池”入選“2020年中國(guó)半導(dǎo)體十大研究進(jìn)展”候選推薦名單。

南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院教授陳永華是這一研究方向的主要負(fù)責(zé)人。他說(shuō)，自己在讀書(shū)時(shí)期就被黃維開(kāi)創(chuàng)的柔性電子學(xué)科所吸引。2015年，他從海外回國(guó)申請(qǐng)加入了這支向往已久的團(tuán)隊(duì)，來(lái)到南京工業(yè)大學(xué)工作（黃維時(shí)任南京工業(yè)大學(xué)校長(zhǎng)）。

作為中國(guó)有機(jī)電子學(xué)與柔性電子學(xué)的主要奠基者，黃維一直奮戰(zhàn)于科研第一線(xiàn)。他于1979年進(jìn)入北京大學(xué)化學(xué)系學(xué)習(xí)，并出任第二十屆中華全國(guó)學(xué)生聯(lián)合會(huì)主席，博士畢業(yè)后留校執(zhí)教。1993年，他遠(yuǎn)赴新加坡開(kāi)展“有機(jī)光電子”這一國(guó)際前沿領(lǐng)域的科學(xué)研究，并很快在眾多國(guó)際同行中脫穎而出。2001年回國(guó)后，他主導(dǎo)創(chuàng)建了復(fù)旦大學(xué)先進(jìn)材料研究院、南京郵電大學(xué)信息材料與納米技術(shù)研究院、南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院和先進(jìn)化學(xué)制造研究院、西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院、西安生物醫(yī)學(xué)材料與工程研究院等研究機(jī)構(gòu)，并開(kāi)創(chuàng)了柔性電子學(xué)這一全新學(xué)科。

“黃維老師極為重視人才隊(duì)伍的培養(yǎng)與建設(shè)，在他工作過(guò)的地方，都建立了優(yōu)秀的科研團(tuán)隊(duì)?！标愑廊A介紹，這支團(tuán)隊(duì)始終聚焦國(guó)家戰(zhàn)略需求，在原始創(chuàng)新的“無(wú)人區(qū)”深耕，取得了很多顛覆性科研創(chuàng)新成果。例如，創(chuàng)新性地提出了有機(jī)半導(dǎo)體p-n能帶調(diào)控理論，解決了有機(jī)藍(lán)光器件穩(wěn)定性差這一世界性難題，相關(guān)成果成為國(guó)際上通行的解決方案;首創(chuàng)了可降解柔性發(fā)光薄膜與纖維技術(shù)，開(kāi)啟了綠色發(fā)光照明新篇章，為全球解決電子垃圾提供中國(guó)方案;開(kāi)創(chuàng)性地將皮革與納米材料相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了具有感知能力的柔性可穿戴式設(shè)備，將實(shí)質(zhì)性推動(dòng)可穿戴式設(shè)備由“戴”到“穿”的發(fā)展進(jìn)程。

2015年，當(dāng)全球相關(guān)科研工作者的主要精力還都放在對(duì)第二代太陽(yáng)能電池的研究上時(shí)，黃維就主導(dǎo)、支持陳永華團(tuán)隊(duì)做第三代太陽(yáng)能電池的研究。

作為第三代太陽(yáng)能電池，鈣鈦礦電池不僅在效能上明顯優(yōu)于第一代硅電池和第二代薄膜電池，在應(yīng)用范圍上也將產(chǎn)生顛覆性變革。比如，基于鈣鈦礦材料的發(fā)光二極管燈泡可當(dāng)路由器，可解決光纖傳遞信號(hào)存在的保密等問(wèn)題，在光電子和傳感領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，由于鈣鈦礦電池可以克服以往太陽(yáng)能電池對(duì)陽(yáng)光照射條件的苛刻要求，利用可見(jiàn)光就能產(chǎn)生電能，生活方面可以讓感應(yīng)式水龍頭等設(shè)備不接電源，國(guó)防方面可以為很多野外和水下設(shè)備提供穩(wěn)定能源。

“基礎(chǔ)科研就是要做別人沒(méi)有做過(guò)的東西，要產(chǎn)生引領(lǐng)性成果，讓全世界跟著我們?nèi)プ?。”黃維經(jīng)常這樣說(shuō)，“原始創(chuàng)新是從‘0到1的突破，常常意味著漫長(zhǎng)而艱難的探索，但卻可能產(chǎn)生顛覆性的變革，帶來(lái)顛覆性的技術(shù)和產(chǎn)品?！?/p>

近5年來(lái)，雖然做鈣鈦礦電池研究的國(guó)際團(tuán)隊(duì)越來(lái)越多，但是陳永華團(tuán)隊(duì)一直處于引領(lǐng)位置，不斷有新成果產(chǎn)生。2020年1月13日，陳永華團(tuán)隊(duì)又有一項(xiàng)成果在國(guó)際頂尖光學(xué)雜志《自然·光子學(xué)》發(fā)表，讓第三代太陽(yáng)能電池向真正投入使用又邁進(jìn)了一步。

近年來(lái)，一批新發(fā)現(xiàn)的耐藥細(xì)菌對(duì)公共衛(wèi)生構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。2019年11月，西北工業(yè)大學(xué)教授李鵬和南京工業(yè)大學(xué)教授安眾福、副教授史慧芳聯(lián)手，在全球首次發(fā)表了一項(xiàng)成果：成功制備出一種具有抗菌功能的純有機(jī)磷光納米粒子，可以在體外和體內(nèi)有效地殺滅多重耐藥細(xì)菌，并對(duì)正常細(xì)胞無(wú)明顯毒性。

“在高校做基礎(chǔ)研究，就是要面向未來(lái)，專(zhuān)注于原始創(chuàng)新?！秉S維認(rèn)為，“走入科研的‘無(wú)人區(qū)，考驗(yàn)著科研工作者的能力水平，也體現(xiàn)著科學(xué)報(bào)國(guó)的初心與情懷?！?/p>

闖入科研“無(wú)人區(qū)”，除了勇氣之外還需要什么呢？“我們團(tuán)隊(duì)里一直提倡，要去做‘surprise（別人想不到）的東西，而不是跟隨別人的工作?！痹?jīng)是黃維的博士生的史慧芳說(shuō)，“問(wèn)題是你怎么找到‘surprise的東西呢？除了勇氣，還要一點(diǎn)運(yùn)氣，而這點(diǎn)運(yùn)氣往往來(lái)自于你長(zhǎng)期的科研積累和精益求精的科學(xué)態(tài)度?！?/p>

這樣的“運(yùn)氣”，在這支“寶藏團(tuán)隊(duì)”中并不鮮見(jiàn)。2010年的一個(gè)晚上，時(shí)任南京郵電大學(xué)副校長(zhǎng)的黃維接到博士生安眾福的電話(huà)——他準(zhǔn)備離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，在關(guān)掉紫外燈的一瞬間發(fā)現(xiàn)新合成的化合物發(fā)出“一閃而過(guò)”的亮光。

黃維和其學(xué)術(shù)助手陳潤(rùn)鋒老師帶著安眾福反復(fù)試驗(yàn)，并鼓勵(lì)他尋根究底，深耕這一方向。由此，安眾福走進(jìn)了一個(gè)科研“無(wú)人區(qū)”，并從中發(fā)現(xiàn)了“顛覆教科書(shū)級(jí)別”的“有機(jī)超長(zhǎng)余輝材料”，被業(yè)界譽(yù)為“有機(jī)夜明珠”。

“如果當(dāng)時(shí)不是黃維老師和陳潤(rùn)鋒老師的堅(jiān)持，這一運(yùn)氣很容易擦肩而過(guò)?？蒲小疅o(wú)人區(qū)的發(fā)現(xiàn)，往往就在于你多問(wèn)句為什么?！笔坊鄯颊f(shuō)，自己在帶學(xué)生時(shí)，也因?yàn)閷?duì)細(xì)節(jié)的堅(jiān)持，偶然發(fā)現(xiàn)了一種材料的新特質(zhì)，從而獲得了一個(gè)全新研究成果——運(yùn)用有機(jī)光電技術(shù)把防偽信息做到六重。

敢為天下先，堅(jiān)持走自主創(chuàng)新道路，在獨(dú)創(chuàng)獨(dú)有上下功夫，是這個(gè)團(tuán)隊(duì)的特有氛圍?，F(xiàn)在史慧芳把主要精力放在將有機(jī)光電技術(shù)運(yùn)用于生物成像與檢測(cè)。她在嘗試通過(guò)納米技術(shù)，用有機(jī)超長(zhǎng)余輝材料定位人體病變部分，從而在手術(shù)時(shí)為醫(yī)生提供更精準(zhǔn)的指引。

這個(gè)方向涉及有機(jī)光電、醫(yī)學(xué)診療、生物化學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，前途可以說(shuō)是“長(zhǎng)路漫漫”。為什么要一頭扎進(jìn)這么復(fù)雜、艱難而又漫長(zhǎng)的研究方向呢？“黃維老師一直要求我們迎難而上，要甘愿坐冷板凳?！笔坊鄯颊f(shuō)，“我知道這個(gè)方向很難，也知道九死一生是科技創(chuàng)新的常態(tài)，但是你不去嘗試就永遠(yuǎn)不知道能不能走下去。”

2020年4月2日，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)正式公布了《關(guān)于下達(dá)2019年學(xué)位授權(quán)自主審核單位撤銷(xiāo)和增列的學(xué)位授權(quán)點(diǎn)名單的通知》，西北工業(yè)大學(xué)獲得柔性電子學(xué)交叉學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)，意味著新生的柔性電子學(xué)正式成為一級(jí)學(xué)科。

柔性電子學(xué)是高度交叉融合的前沿學(xué)科，包括有機(jī)電子、塑料電子、印刷電子、納米電子、生物電子等二級(jí)學(xué)科。在這片全新的科研“無(wú)人區(qū)”中，很多科研工作者數(shù)年如一日甘于在實(shí)驗(yàn)室坐冷板凳，把很多無(wú)人涉足的“冷門(mén)”領(lǐng)域做成了科研“熱點(diǎn)”。

安眾福從2010年起就專(zhuān)注于有機(jī)夜明珠方向的鉆研，冷板凳一坐就是5年。直到2015年，已在南京工業(yè)大學(xué)執(zhí)教的安眾福終于將“有機(jī)夜明珠”的創(chuàng)新理論和實(shí)踐成果發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)科學(xué)雜志《自然·材料》上，在全世界第一次報(bào)道有機(jī)超長(zhǎng)余輝材料。由此，越來(lái)越多的科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)始這項(xiàng)研究。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)際上已有超過(guò)150個(gè)科研團(tuán)隊(duì)在開(kāi)展相關(guān)研究工作。2019年，該研究方向入選了中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢(xún)研究院和科睿唯安公司評(píng)選的“化學(xué)與材料學(xué)領(lǐng)域十大熱點(diǎn)前沿”。

把冷板凳坐熱，在這個(gè)團(tuán)隊(duì)里并不是個(gè)別現(xiàn)象。“2019年中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光學(xué)科技獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)名單中，位列一等獎(jiǎng)第一名的成果“多量子阱鈣鈦礦發(fā)光二極管”也來(lái)自黃維團(tuán)隊(duì)。南京工業(yè)大學(xué)教授王建浦是這一方向的研發(fā)負(fù)責(zé)人，2013年他從國(guó)外回來(lái)加入黃維團(tuán)隊(duì)后，在國(guó)際上率先開(kāi)展了鈣鈦礦發(fā)光二極管的研究。幾年來(lái)，王建浦團(tuán)隊(duì)成果不斷，2016年就有成果入選“中國(guó)高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”，引領(lǐng)這個(gè)領(lǐng)域成為新的科研熱點(diǎn)。

2019年11月《自然·化學(xué)》雜志刊發(fā)的一篇文章引起全球科學(xué)界的普遍關(guān)注，黃維團(tuán)隊(duì)晁潔教授用DNA納米技術(shù)編輯的捕獲探針，成功捕獲并識(shí)別了單個(gè)登革熱病毒?！安《臼羌{米級(jí)的微生物，只能在電子顯微鏡下才能看到，單個(gè)捕獲并識(shí)別出來(lái)難度極大，此前對(duì)病毒的分析基本上是群體分析。”南京郵電大學(xué)副校長(zhǎng)汪聯(lián)輝說(shuō)，這一成果為全球生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究提供了全新的分析工具和手段。

創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，原始創(chuàng)新是源頭?！瓣J入‘無(wú)人區(qū)的科學(xué)研究，才可能孕育顛覆性的結(jié)果?！秉S維說(shuō)，“科研工作者必須有‘亦余心之所善兮，雖九死其猶未悔的志氣，不騖于虛聲、不圖于虛名，求真求實(shí)、求知求是，才能在攀登科技高峰的征途上不斷前行，才能推動(dòng)中國(guó)最終以創(chuàng)新贏得未來(lái)。”（據(jù)《光明日?qǐng)?bào)》）