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逾15年研发经验，从产业界转战科研圈，他要做“敲”拐点的人 |
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在决定从产业界转身到科研机构的时候，向超宇已经有15年以上的研发经验，手握许多国内外专利，但距离科学研究的最前沿，总感觉还有一点距离。
2019年，向超宇受聘中国科学院宁波材料技术与工程研究所（以下简称“宁波材料所”）研究员，开始为缩短这一点距离而努力。
“以往的经验积累始终都是我们的基石。”向超宇团队的最新论文近日在《自然-光子学》发表，以“溶剂筛”打通钙钛矿发光“最后一公里”。
不同钙钛矿材料和钙钛矿发光二极管在紫外灯下的明亮荧光。
向超宇带领的先进纳米光电材料与器件团队，近日研发的高效钙钛矿发光二极管，解决了钙钛矿材料的本征稳定性问题。
钙钛矿材料作为目前最有前途的光电材料之一，具有光电性能优异、制备成本低的优点。
与目前常见的OLED技术相比，钙钛矿发光二极管可以将色彩纯度提升至少1倍。但其运行稳定性差的问题是投入实际应用的主要障碍。
对此，该团队深入分析了具代表性的准二维钙钛矿材料的精细结构，发现其内部较薄的纳米片只有1层或2层铅离子，这是诱发钙钛矿不稳定性的关键来源。
论文第一作者、宁波材料所博士生丁硕解释，较薄的纳米片是由快速、不可控的结晶过程形成的，结晶本身质量差、缺陷较多，容易发生分解，其分解又会进一步诱发钙钛矿薄膜整体分解，从而极大降低钙钛矿材料的稳定性。
紧接着，下一个难题摆在眼前：纳米量级的薄片，与其他结构紧密堆积在一起，常规的宏观处理方法难以将之精准去除。
丁硕想了很多办法，起初也照着别人的思路加添加剂，但是太多添加剂依然会影响稳定性。
在一次次去繁就简、抽丝剥茧的分析后，受到筛网可以筛分不同尺寸沙粒的启发，研究团队开发出“溶剂筛”方法。
“溶剂筛”是一种极性溶剂和非极性溶剂的组合。研究人员利用较薄纳米片易溶于极性溶剂的特性，通过调控其中极性溶剂所占比例，在不影响钙钛矿材料中其他结构的同时，实现对薄纳米片的精准去除。
“溶剂筛”方法示意图（左）；用“溶剂筛”方法制备的发光二极管效率与寿命遥遥领先（右）。
用这种方法去除薄纳米片后，钙钛矿材料展现出了惊人的稳定性，可以在湿润的空气中保持发光性能超过100天。
用此材料制备的钙钛矿发光二极管，展现出在100坎德拉/平方米亮度下超过5万小时——也就是5.7年的运行寿命，是目前所有绿光钙钛矿发光二极管的最高值，达到了商业化应用的要求。
同时，钙钛矿发光二极管的外量子效率达到29.5%，是目前无光提取设计的钙钛矿发光二极管效率的新纪录。
数据振奋人心，然而，这并不意味着论文发表就一路畅通。
“审稿人一开始对这个结果是存在质疑的。两年间，我们做了很多解释、论证工作。”向超宇认为，其间需要自信，需要耐心，需要科学精神。
“遇到专家质疑是很正常的。其实走完这个过程，文章有了很大进步，我们看问题的方式方法也多样化了。”经过10轮修改，证据更加坚实，理论阐述更加完整。
审稿人最终认可了这项研究中钙钛矿发光二极管的超高效率和运行稳定性，也对研究人员揭示钙钛矿不稳定性的关键来源，并通过“溶剂筛”方法实现对钙钛矿结构的精准筛分给予了充分肯定。
此时又传来了好消息，该团队的另一篇文章也即将在著名学术期刊发表。
向超宇先后供职于美国苹果公司、美国寰宇显示公司，作为项目主要执行人参与和领导美国能源部基础科学项目、美国自然科学基金中小企业创新研发项目，曾领导新一代OLED、量子点LED显示屏技术的开发。
带着这份精彩的履历，向超宇于2016年回国，加入知名企业TCL的工业研究院。
“回国的缘故，一方面是因为父母亲人都在这里，另一方面也因为我看得很清楚，未来产业就在中国。”
他的团队制备了世界首台喷墨印刷5寸全彩AM-QLED和31寸全彩AM-HQLED的样机，形成了一系列具有自主知识产权的核心器件制备技术，获得30余项国内外专利。
2019年9月，向超宇加入宁波材料所，奔赴更前沿的科学研究，向科技制高点进军。
在宁波材料所工作已经4年半了。向超宇深感责任更多了。科研布局、人才结构、学生培养、项目争取，哪个都马虎不得。
向超宇（左）和丁硕师生俩正在进行试验操作。
“这几年的成长，是知道了如何更好地做科研工作者。下一个4年要自己‘造血’了。”
谈及此次发表的成果，向超宇认为，钙钛矿广泛进入研发视野不到10年，是个新“IP”，有很多可以布局的发力点。
“很多先进半导体制造的原材料都是在别人手里。”这个材料的发展到了拐点，向超宇认为自己和团队有多年的量子点LED耕耘基础，具备研发能力，所里也非常支持，他们可以努力成为“敲”拐点的人，进而从根本上解决一些卡脖子问题。
“当然，现在只突破了钙钛矿发光二极管绿光的寿命和效率问题，蓝光、红光等都还有待解决，接下来要看能否提高几个数量级、能否离工业应用更进一步。”向超宇说，“解决实际问题一直是我们的动力。把握住做事情的初心，就不会跑偏。”
https://doi.org/10.1038/s41566-023-01372-0
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