开云-从落后追赶到弯道超车 这个南开团队“瞄准”量子点—新闻—科学网

南开年夜学化学南楼4楼，是化学学院传授庞代文办公和做尝试的处所。在楼道边的一个展柜里，除本身和团队取得的诸多声誉外，还摆放着良多五彩缤纷的瓶瓶罐罐。里面装着的是一种清亮且平均的液体——量子点。

甚么是量子点？用化学专业术语介绍，它就是纳米尺寸的半导体晶体。而使人惊异的是，这些色彩其实不是靠后期“染”上去的，而是自然“光”。“因为材料的尺寸分歧，会显现出分歧的色彩”，庞代文介绍说，“这就是它的奇异的地方，用统一种材料，可以实现可见光规模内全光谱笼盖。假如同时改变构成和尺寸，则几近可以按需获得可见至中红外光谱规模内肆意波长的发光材料，用处十分普遍。”

小小的量子点，储藏着庞大的光转换能力。由于这一非凡机能，让量子点在生物标识表记标帜成像与示踪、光催化、显示、照明等范畴“年夜有可为”。

庞代文二十多年来深耕量子点，率领团队霸占了现有量子点不耐高温加工的世界性困难，并在此根本上研发出机能更强、本钱更低的光分散板，为新型显示范畴带来新的成长机缘。“耐高温加工量子点和其光分散板”项目日前摘得了2023年度天津市独一一项手艺发现特等奖。

“更强”的量子点

量子点光电显示手艺是当下十分具有市场成长前景的标的目的，但推动其普遍利用仍面对诸多灾题，此中最难的即是若何在工业出产中实现量子点机能精准节制和使役的持久不变性。多年研究令庞代文发现：极小的粒径与极高的概况原子占比，致使了纳米材料处在“亚稳态”，缺少足够不变性。

“我认为量子点是今朝发光性质最好的发光材料，没有任何一种材料的发光性质可以或许跨越它。但量子点必需本事受高温熔融挤出加工和随后在光、热、水、氧极端前提下的粉碎，才可能在显示器上承受长达10年的考验，这是一个庞大的挑战。”庞代文介绍道。

利用高份子水氧阻隔阂构成庇护量子点的“三明治”布局，是当下庇护量子点十分有用的方式。但居高不下的本钱和被国外垄断的手艺，令国内市排场临潜伏的“卡脖子”困难。

2001年进入到量子点研究范畴以来，庞代文便和团队一路向这一世界困难倡议攻关。颠末20多年的潜心系统研究，经由过程综合斟酌量子点的发光核、限域层、配体层、利用场景等身分，团队成功合成出了荧光量子产率接近100%、荧光半峰宽约20nm的高质量量子点，为其广色域背鲜明示利用奠基了坚实的根本。另外，精致设计量子点的“多壳层+厚壳层+杂合层”等多级复合布局，成功将量子点晋升到可耐250 °C高温熔融加工。

“更强”的量子点降生，为量子点在显示范畴占据一席之地注入了新的动力。

要想真正实现范围化利用，除晋升量子开云体育app点自己的机能，还必需同时解决高产量、低本钱和低价钱的问题。这座“山岳”，庞代文率领团队继续攀缘。

2014年，为霸占高质量量子点的年夜范围制造困难，团队缔造性地成长了非打针的来去式升温策略，将年产能晋升至超1吨，实现了毫克级大公斤级的超万倍放年夜。在此根本上，团队成功研制世界首款非隔离庇护的宽色域量子点-聚苯乙烯光分散板，让量子点显示手艺更完善。

量子点光分散板背光手艺示意图

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团队摒弃了现行的“水氧阻隔阂”庇护的量子点光转换膜，将起色转换感化的量子点与起均光感化的分散板器件相融会，初创“量子点光分散板”的背光新模式。产物不变性不但知足适用要求，并在包管机能的条件下，本钱下降50%以上，实现了从掉队追逐到弯道超车的奔腾。

创业之路不免荆棘丛生，庞代文和团队成员其间也履历了重重考验。高额的研发费用、量子点迟迟没法兑现的市场潜力、外界的不竭质疑……面临相继而至的坚苦和挑战，庞代文从未想过畏缩，“既然看好了，就要一向做下去”。团队尽力优化研发手艺，专心苦干，终究在不懈对峙中迎来了成功的曙光。

现在，这一具有完全中国自立常识产权的新手艺获得了海信、创维、TCL等龙头企业的正视，并被天津市科学手艺评价中间判定为“到达了国际领先程度”。量子点光分散板已用在数百万台量子点电视机，在显示范畴初放异彩。

左图：商品化75吋量子点电视；右图：同品牌75吋通俗电视

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“量子点光分散板手艺更好地鞭策了量子点在液晶显示范畴的利用，为液晶显示面板带来了更好的显示机能。不但让色采和亮度年夜幅晋升，也在节能方面发生了积极影响。”庞代文说。

2023年的诺贝尔化学奖授与了三位“量子点的发现与合成”的科学家，成为纳米科技成长的里程碑事务。量子点从发现到获得普遍正视，再到取得诺贝尔奖，历经了43年，是几代人尽力的堆集。这位南开传授也留下了几十年如一日潜心摸索的萍踪。

“其实，高科技财产的一点点前进都很是艰巨，其要害还在在根本研究。只有透辟的根本研究，才是中国高科技财产成长之底子！”谈和一路走来的心路过程，庞代文说，“惟有对峙，才能在风口散去，追风人离去以后，找到更多的成长机遇。”

基在耐高温量子点成长的背光液晶显示手艺，是面向我国传统出产力向新质出产力改变需求、知足我国成长高附加值财产方针的主要功效，将为提高我国在显示范畴的国际地位，从泉源上占据将来财产制高点发生积极影响。而除在显示范畴的冲破性研究，庞代文在生物医学范畴也获得了主要进展。

他打破传统思绪，首创了量子点活细胞合成方式和响应的标识表记标帜手艺，冲破了单病毒定点定量标识表记标帜等生物阐发方式学瓶颈，实现了单个病毒传染等动态生命进程的多重微弱生化信息的获得与解析。他不但前后两次担负国度973项目首席科学家，同时持久担负国度纳米科学手艺指点调和委员会与“纳米研究”国度重年夜科学研究打算专家构成员。

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在化学南楼4楼，庞代文照旧在繁忙。指点学生做尝试、解答学生疑问、与博士生会商答辩事宜......而这些工作都朝着统一个标的目的延长，就是率领学生继续破解“量子点”范畴那些亟待解决的困难，摸索出更多纳米科学世界的奇异与出色。

谈到将来计划，庞代文说：“量子点虽小，但却能做良多不可思议的工作。将来，我们会将量子点从商用显示范畴尽力推行到国防平安、食粮平安与人平易近健康等范畴，让量子点为国度成长继续‘年夜放异彩’”。

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