据仪器信息网,于2025年01月22日报道,2024 年,滨松中国迎来了成立 13 周年的重要里程碑。回首过往,滨松中国始终与中国光子事业携手同行、共同进步,一同见证中国光产业的蓬勃发展。值此之际,滨松中国联合多家媒体,深入走访相关行业专家与头部企业,借他们的独到视角,回顾各自领域的发展轨迹,聆听他们与滨松中国携手同行时那些温暖动人、饱含拼搏精神的故事。
量子点是一类典型的半导体纳米材料,具有光谱可调、发光效率高、可溶液加工等特点,在新型显示、近红外成像、生物标记等领域具有广泛的应用。在显示领域,量子点不但可以提升液晶的色彩,支持中国显示产业发展,而且在OLED、印刷显示、AR显示等前沿显示技术中具有应用前景。由于量子点的发现和合成,2023年的诺贝尔化学奖授予了三位做出杰出贡献的科学家。北京理工大学钟海政教授一直从事量子点研究,他聚焦于新型量子点材料的合成和应用研究(铜铟硫、钙钛矿、大尺寸硒化锌等),通过产学研合作,他还致力于推动量子点的产业化,通过技术创新和产品创新,支持量子点的产业化发展。
近期,滨松中国联合仪器信息网特别采访了钟海政教授。接下来,让我们得以循着钟老师的足迹,聆听成果转化的经验,汲取“凿洞”攻坚、勇攀高峰的科研精神。
师恩启途,立业而歌
在科研逐梦的旅程里,师恩如火种,点燃前行的热望。在钟老师的学术成长历程中,有很多老师持续而深刻地影响着他的科研探索旅途。师恩一路润泽,逐渐内化于钟老师的学术理念与科学实践之中,为其科研之路奠定了坚实且多元的思维基石,待学生时代结束,钟老师怀揣所学,踏上了创新征途。
坚持很重要。博士期间,钟老师在中国科学院化学研究所跟随李永舫院士做研究。“非常热爱、非常用心、非常努力、非常认真”,讲起李永舫院士,钟老师连用四个“非常”来评价李老师。李老师长期专注于有机光伏领域的研究。在2007年前后,李老师在量子点QLED以及新型铜铟硫量子点的合成方面也取得重要的学术成果,然而,他并未因为这些成果而转移注意力,反而是坚守初心,继续扎根于他自己长期坚持的有机太阳能电池领域,尽管那个时候有机太阳能电池的研究面临很大的困难。李老师不懈的坚持最终迎来了回报,接连取得了一系列具有影响力的成果,2013年被评为中国科学院院士。“从他那看到了坚持非常重要。”钟老师感慨道。
工程导向。钟老师本科就读于吉林大学化学系,2003年在马淑杰老师的指导下,他开展高硅分子筛的研究,马老师积极推动高硅分子筛在抚顺石化院开展量产的过程,深深的影响了他。2007年和2015年,他先后在加州大学洛杉矶分校访问学习,导师裴启兵教授既有企业的工作经验,又有丰富的学术经历。和李永舫院士专注于做科学研究不同,裴老师致力于工程导向的前沿技术研究和产业化推广。钟老师坦言道:“后续我能做工程技术研究,其中一个原因就是裴老师和马老师的影响。”
勇于开拓。2008年至2010年期间,钟老师在加拿大多伦多大学开展博士后研究工作,期间与Gregory D. Scholes教授合作,聚焦于量子点合成和光谱研究。在那段时间,他见证了Gregory D. Scholes教授从自己熟悉的理论研究,进入到技术难度非常高的超快二维光谱领域,“他之前在光谱研究方面毫无实验经验,面对全然陌生的道路,勇于开拓,勇敢地开拓交叉的领域,做自己不会的东西。这为我在后续开展新课题的研究,给予了莫大的勇气与鼓舞。”
马淑杰老师的启蒙、李永舫院士的执着坚守、裴启兵教授的工程思想、Gregory D. Scholes 教授勇于开拓的精神,几位老师各自独特的优点潜移默化地影响着钟老师的科研探索之路。待博士后结束,钟老师也开启了自己的科研之旅。
钟老师于2010年加入邹炳锁教授带领的北京理工大学材料学院纳米光子学实验室,团队的研究思想活跃,方向交叉,气氛自由,提供了个性化的发展空间。那时他开始探索量子点的照明应用,与北京的一家LED企业开展合作。“2013年前后,国内龙头企业开始布局量子点显示领域,当时国内专门做量子点研究的不多,他们通过李老师和我们建立了联系,了解到产业界对量子点的显示应用需求。”
长期以来,量子点的显示应用,主要围绕硒化镉和磷化铟两个材料体系展开,合成挑战非常大,亟需拓展更加容易制备和低成本的量子点材料。在量子点显示应用需求的牵引下,他们在国际上率先开展钙钛矿量子点的研究,相继发明了钙钛矿量子点的“室温再沉淀制备”技术和钙钛矿量子点光学膜的“原位制备”技术(在中国、美国、日本、韩国授权,成为钙钛矿量子点领域的核心专利),相较于传统的量子点材料,钙钛矿量子点发光效率高、工艺简单,在规模生产方面有显著的优势。诸多优点使得钟老师有了和产业界合作的想法,2016年他们成立了致晶科技(北京)有限公司想把科研成果转化为产品,但是产业化的过程进展并不是很顺利。“2018年,我们与行业龙头公司合作,实现了全球首款搭载钙钛矿量子点的电视样机,但是钙钛矿量子点的稳定性比较差,远远低于应用的要求,我们只能硬着头皮继续开发。”钟老师幽默地说到。
除了助力科研成果走向产业化外,钟老师创办公司还有着其他的考量。
创业多磨难,培养人才的“创新平台”
不同的创业者怀揣着各自的愿景与使命踏上充满未知与挑战的创业征程,每一家公司都被赋予了与众不同、深邃多元的非凡意义。于钟老师而言,他创办的致晶科技(北京)有限公司也是他培养学生的创新平台。
钟老师既是公司的创始人也担任首席科学家一职。谈到创办公司的初衷,除了更好地推动科研成果转化外,钟老师又给我们分享了以下几点,“一方面,北理工作为一所工科院校,崇尚应用的思想非常浓厚,学术前辈们看重技术发明和应用开发,学校领导非常重视和支持科研成果的转化,因此,“学以精工”的理念是走向产品化的关键动力之一;另外,当时我的部分学生满怀创业的激情,他们的热情感染着我;刚刚毕业去参与互联网创业的毕业生李劲,没有毕业的博士生柏泽龙、韩登宝,以及刚硕士入学的研究生吴显刚(钙钛矿量子点室温制备技术的发明人) ,还有几位有志于成果转化的青年博士后。除了人的因素,前期中试接触过的合肥、苏州等地方政府也伸出橄榄枝,提供优厚的孵化条件,支持科技成果转化。诸多因素相互交织下,促使我们下定决心,把量子点产业化推动到底。在学校刚刚成立的北京理工大学技术转移中心的指导和支持下,2018年我们完成了核心技术的知识产权入股,2019年腾飞资本任瑢总的积极支持下,我们获得了一笔超过千万的融资,有创业经验的李劲全职加入致晶后,将公司快速地建立了起来。”
然而,创业伊始困难重重,致晶团队也难免走了些弯路。诸如不知如何构建研发系统,不知道如何创新产品,对其中潜藏的技术卡点和真正市场需求缺乏认知,对客户和市场的需求反馈比较慢,但值得庆幸的是,勇往直前的勇气和攻克难题的决心是这支年轻团队最不缺乏的特质。
2023年,疫情的阴霾刚刚散去,团队就迎来了一个严峻的考验。在做液晶显示背光应用项目时,刚开始产业界对量子点材料的稳定性要求不高,钙钛矿量子点的解决方案能满足要求,但在背光方式使用了Mini LED后,材料稳定性要求大幅提升,当时特别是红色钙钛矿量子点的稳定性是公认的行业难题。既要解决稳定性难题,又要满足工程量产需要,还要破除客户导入瓶颈,对于这只来自高校的团队来,困难重重。并且这个难题没有前人的足迹可循,一切都要靠自己摸索,仿佛置身于一片未知的黑暗森林中,极具有挑战性。“那个时候,所有人对能否成功毫无把握。面对未知的不确定挑战,公司和学校的团队全力以赴,抱着必须攻克难关的决心,汇聚资源,聚焦目标,从消化前沿科学知识、分析老化机制、系统工程优化、产品创新设计、市场客户导入全面发力。因为我们深知,若无法突破,投入的资金将付诸东流,团队也极有可能因此分崩离析。”钟海政老师回忆到。最终,通过一年半的时间,耗费5000多万资金,致晶团队成功解决了红色钙钛矿量子点的稳定性科学难题、量产工艺的良率难题、客户导入的市场难题。 随后,在合作方的大力支持下,650nm红光钙钛矿量子点护眼产品,成功进入市场,很快成为爆款产品,公司快速发展,2024年的营收已达数千万,同时完成了一轮新的融资。
回顾整个过程,钟老师收获很多,也对科研与公司之间的关系有了深刻的理解,“当学者取得发明成果后,应积极创办公司来探索成果的应用方向。在探索的过程中,新问题会不断涌现,这也为学者提供了进一步的科研方向,从而推动后续研究。在此过程中,学校科研人员与公司工程团队的沟通交流,会不断弥合新技术和产业需求的鸿沟,良性互动、双向融合,不但能有力促进科学研究和技术创新,还能极大的提升参与者的创新能力。年轻的研究生,应该积极选择有活力的创业公司或者创新研究院的创业孵化团队,在创业试错的实践过程中,锤炼自己的创新能力。没有勇气错误,就没有机会成功。”
成果转化,失败的经验更重要
谈到科研成果的转化,钟老师颇有体会。科技成果转化是一件挑战性非常大的事情,产业链条非常长,首先要将科学发现变成技术创新点,再将新技术和已有技术组合,开发出满足客户需求的新产品,开发的新产品获得市场的认可,才能形成闭环,其中任何环节出了问题可能最终都无法实现成果转化。但失败是成功之母,科技创新者或许最需要的就是失败的经验,这和通常的学习考试选拔或许有所不同。
“在我看来,那些失败者也同样重要。当我们致力于做好一件事,尤其是在科技创新的道路上,必须先学会坦然面对失败。在初始阶段,不要惧怕做得糟糕,因为只有先经历从‘很烂’起步,才能有后续逐步提升、慢慢做好的可能。在这个过程中才能逐渐积累丰富的经验,解决问题的能力也就随之增多了。所以,建议国家在鼓励选拔取得成功的优秀人才同时,也应该对那些勇于尝试、不惧失败的人给予支持与鼓励。”钟老师分享了他独特而深刻的见解。
仪器设备,助力科学研究
在科研工作中,先进的仪器设备是推动研究进展的关键工具,尤其在材料开发领域,对材料的物理性能、化学性能、材料质量、成本等都有较高要求,自动化的操作、高效快速的迭代是钟老师对仪器的挑选标准。
滨松的绝对量子产率分析仪(Quantaurus-QY)设备则恰好能满足钟老师的需求。该设备在测量操作上,有着高度自动化的设计,极大减少了人工手动操作的繁琐环节,并且具备瞬时测量能力,相较于测量流程复杂、数据处理慢的传统设备,该设备能在短短几十分钟甚至几分钟就能得出数据结果,非常高效。“我应该是国内第一位使用滨松绝对量子产率分析仪(Quantaurus-QY)设备的用户,这种高效率评估材料QY的设备使得我们实验优化很快,极大程度上帮助了我们第一代材料的开发。”钟老师对滨松的产品赞不绝口。钟老师与滨松公司的合作已有多年,2019年,学校建立微纳光子量子研究平台时,滨松公司提供了很多先进的光学样机,钟老师团队在使用这些样机的过程中,将自身的体验毫无保留地分享并反馈给滨松及其相关用户;在仪器使用方面有问题也可以同滨松这样的仪器厂商互相交流,这种双向的互动合作模式对两方都起到了积极效果。另外,在开展一些新的认识材料和器件的手段时,仪器设备能帮助科研人员更高效地搭建系统,新的系统可以做很多新的研究,也进一步丰富了国人的原创成果。
回归热爱,做基础科研要有“凿洞”精神
除此教学和科研之外,钟老师对科普和科学史教育有浓厚的兴趣,在他的影响下,课题组的科研助理刘小丽老师和同事们一起创办了北京理工大学未来科普俱乐部(Future Science Popularizer Club),俱乐部吸引了10余位老师和100余名同学参与,连续2年获得中国科协翱翔之翼大学生科技志愿服务项目,2024年在北京地区的中小学完成超过100场的科普报告。
钟老师曾做过很多科研之外的尝试,在学校和社会活动中都有一些职务。如今,钟老师已经辞去之前担任的系主任职务,也将辞去民主党派的社会兼职,在公司也退居幕后,将心力重新聚焦于科研领域。谈到具体的科研方向,他在2020年前后从钙钛矿量子点研究转向面向产业化的QLED基础研究上。钙钛矿量子点研究仍在蓬勃发展中,还有非常多的发展空间和可能性;而QLED的研究已发展多年,临近产业化,相对成熟,所以研究的门槛也随之变高,需要全方位、广角度的审视QLED材料和器件相关的基础科学问题,而一旦有所突破,极可能推动产业发展。钟老师用“走野路”和“凿洞”来区分两者的不同:“钙钛矿量子点的研究犹如走野路,赤着脚走就行了,对条件要求不高,只要勇于开拓,也容易取得成果;而QLED的研究就像凿洞,要有工具、体力和耐力。抱着试试的心态去重新凿洞,使用新的工具,比如人工智能、瞬态光电测量技术等手段,或许能找到一条开启产业化的路。”
“不要给自己设限。只要你朝着有价值的目标前行,只要你坚持不懈地进行尝试,我坚信总会迎来幸运降临的时刻。并且勇敢地去尝试并非坏事,只有你尝试了,你才知道自己喜欢什么。”这是钟老师给予年轻人的诚挚建议。
在科研与创业的漫漫长路上,钟老师怀揣着热忱与执着,历经诸多起伏,留下了或深或浅却坚实有力的足迹。从受恩师启迪踏上学术征程,到投身产业浪潮直面挑战,再到回归基础科研深耕细作,这些历程中与学生共同创新的喜悦,前辈的支持和鼓励,家人和朋友的关心,是他前进的动力。
钙钛矿量子点从论文到量产的成功,是众多中国原创成果产业化的一个小小案例,说明中国已经成为产生原创技术的沃土,未来原创技术的星星之火,必将燎原。展望未来,科研的边界还在不断拓展,新材料、新技术如雨后春笋般涌现。相信钟老师秉持着 “凿洞” 精神,定能在 QLED 研究领域凿出熠熠生辉的通道,让那些隐匿于微观世界的科学奥秘逐一浮现,为产业升级再添强劲动力。而他与滨松中国携手共进的模式,也将启发更多科研人重视仪器设备给科研带来的助力,搭建起学界与产业界高效沟通的桥梁。
对于广大怀揣科研梦想、跃跃欲试的年轻人而言,钟老师的经历给予了大家更多的启迪。失败不足惧,尝试即成长;热爱可抵万难,坚持必有回响。愿后来者汲取这份宝贵的精神财富,在各自的科研赛道上无畏奔跑,向着未知尽情探索,源源不断地为科技创新事业注入新生力量,携手共赴科学发展的崭新明天。
个人档案:钟海政,博士,北京理工大学教授、博士生导师。2003年于吉林大学获得学士学位,2008年于中国科学院化学研究所获得博士学位 (导师:李永舫),2008年−2010年于加拿大多伦多大学从事博士后研究 (合作导师:Gregory D. Scholes),2010年加入北京理工大学材料学院,2013年破格晋升为教授,2014年入选北京市科技新星计划,2017年获得国家优秀青年科学基金项目资助。目前已在Nature Photonics、Nature Nanotechnology等期刊发表学术论文200余篇,Google引用>20,000次,单篇最高引用>2400次;申请中国发明专利100余项,授权美国、日本等发明专利9项。近五年来,在中国ICDT、美国SID、日本IDW、韩国IMID 等显示会议上做邀请报告和前沿技术讲座40余次。担任The Journal of Physical Chemistry Letters期刊执行主编、致晶科技(北京)有限公司创始人和首席科学家、九三学社北京理工大学支社副主委、《中国光学》编委、全国纳米技术标准化技术委员会纳米光电显示技术标准化工作组副组长等学术和社会职务。