狄大衛：創造兩項發光效率紀錄，有望助推百億美元產業 |榜單人物

2019年1月21日，《麻省理工科技評論》公佈了2018年“35歲以下創新35人”（Innovators Under 35 China）中國區榜單。從榜單中，我們看到更多中國創新科研力量的崛起，也看到跨學科、跨領域、並且對落地應用有更強烈企圖心與使命感的科研創新，這其中涵蓋人工智慧研究與應用、NLP、腦科學、新材料、新能源、生命科學、生物科技、自動駕駛等多個不同領域。我們將陸續發出對35位獲獎者的獨家專訪，介紹他們的科技創新成果與經驗，以及他們對科技趨勢的理解與判斷。

關於Innovators Under 35 China榜單

自 1999 年起，《麻省理工科技評論》每年都會推出“35歲以下創新35人”（Innovators Under 35 China）榜單，旨在於全球範圍內評選出被認為最有才華、最具創新精神，以及最有可能改變世界的 35 位年輕技術創新者或企業家，共分為發明家、創業家、遠見者、人文關懷者及先鋒者五類。2017年，該榜單正式推出中國區評選，遴選中國籍的青年科技創新者。新一屆榜單正在徵集提名與報名，截止時間2019年5月31日。

狄大衛有兩個博士學位。第一個是澳大利亞新南威爾士大學的光伏工程學博士學位。他研究的課題是基於矽量子點的層疊太陽能電池，而導師之一是澳大利亞光伏研究中心主任馬丁·格林（Martin A。 Green）教授。後者更為人所熟知的身份，是 “太陽能電池之父”。

太陽能電池實現了從光直接轉化到電的過程，當太陽光照射到半導體材料上時，可能產生電流和電壓。但狄大衛讀博士期間的一項偶然的實驗，是觀測奈米晶體矽電池的電致發光，也就是說，太陽能光伏電池也可以被當作發光二極體（LED）使用。而傳統矽晶體在通常情況下是很難發光的，這激起了狄大衛對LED的濃厚興趣。在進行了一段時間的研究之後，他了解到有機材料特別適合發光，從而有了研究有機發光二極體（OLED）的想法。

而全世界最好的OLED研究機構之一，就是大名鼎鼎的英國劍橋大學卡文迪許實驗室。這個誕生過29個諾貝爾獎的實驗室，在1995年迎來了第9任卡文迪許物理學教授——聚合物OLED的發明人理查德·弗蘭德（Richard H。 Friend）爵士。顯然，對所有研究物理學的科學家來說，卡文迪許實驗室就是一個殿堂一樣的地方，更不用說想要研究OLED的狄大衛，去弗蘭德加持的卡文迪許實驗室簡直就像“朝聖”一樣。

弗蘭德十分歡迎狄大衛來做博士後研究，但狄大衛卻有著自己的想法：他想再讀一個博士。

在狄大衛看來，他來卡文迪許，是要學習新東西的。如果不能掌握有關理論與實驗基礎，就很難取得真正有價值的突破。而博後一般要求在較短的時間內做出許多結果，在這種狀態下可能反而不利於潛心探索。因此，他決心要挑戰自己，花費幾年時間系統地研究一個新的領域，跟隨弗蘭德再讀一個博士學位。

後來回頭看，狄大衛認為自己當時的這個與順勢而為的主流思路截然相反的決定十分重要。正因為選擇了做博士研究生，而不是博士後研究員，他才能有機會靜下心來，從頭開始學起，最後實現了有機和鈣鈦礦發光二極體領域的重大突破。

OLED在高畫質顯示、柔性電子器件領域有著巨大的優勢。自上世紀八十年代OLED誕生以來，它已經成長為了一個年產值高達數百億美元的全球產業。不過，研究人員面臨著一個問題：由於量子力學的原因，OLED運作時產生的能態中有75%是不能發光的暗能態，導致其發光效率很難突破25%——這便是傳統OLED的“內量子效率極限”。再加上光學效率損失等，外量子效率只有5%左右。過去發現的一些高效能發光材料能夠巧妙地突破這個理論極限，但由於OLED在高亮度運作時，暗能態的損失比較嚴重，發光效率還是受到了一些限制。

圖片來源：狄大衛

而狄大衛和他的同事一起，設計了一系列可以旋轉的有機發光分子。這種分子的旋轉會導致暗能態和亮能態的能量差降為零，暗能態可以快速躍遷到亮能態，從而大幅提高OLED發光的量子效率。這些新型分子擁有設計簡潔、合成容易和發光效率高等特點，相對基於已知原理設計的高效OLED材料更有優勢。不僅如此，他們還用低成本且適合高速製造的溶液法，而不是常規但複雜的真空蒸鍍法，實現了27。5%的外量子效率。這是溶液法LED效率的世界紀錄，達到了與最高效率的真空蒸鍍法OLED技術類似的水平，有望顯著降低高效率OLED的生產成本，是有著里程碑意義的研究成果。

除此之外，在鈣鈦礦LED領域，他與合作者還發現了制約其發光的主要因素，併成功地將非輻射過程造成的能耗降至最低，幾乎達到了100%的內量子效率。他們首次報道了超過20%的外量子效率，證明了由低成本低能耗的溶液處理法制作的鈣鈦礦/聚合物LED，也可以達到目前最先進的OLED和量子點顯示技術的效率水平。

狄大衛可以做出這樣的成果並非偶然。從小，他就是一個學霸，只是偏科比較嚴重。他喜歡一個學科，就可以從中獲得很多樂趣，但並不在意成績的好壞。除了學習與科研，狄大衛的成長曆程中還有一個必不可少的“夥伴”——電子遊戲。曾經每天動輒玩三四個小時遊戲的他，認為遊戲非但不會耽誤學習、工作，反而是十分鍛鍊腦力的放鬆方式。甚至於他在中國接受的第一個採訪，並不是來自於科技媒體，而是遊戲媒體。遊戲和科研，都是他的興趣愛好，都需要在未知的領域探索，都會給他帶來同樣的樂趣。

“我認為科研工作者的使命就是不斷的突破與創新，探索未知，追尋真理，以及實現更趨近完美、滿足人類需求的技術應用。堅持這樣的目標雖然具有挑戰性，但它同樣是許多科研工作者創造創新的原動力。”在談到科研工作者的使命時，狄大衛如是說。如今已經回國加盟浙江大學的他，現在的目標是透過研究新型有機分子和鈣鈦礦的發光機理，開發高效能、低成本、節能環保的新一代光源，大規模地應用於顯示、照明和通訊領域。