創業浪潮
既然是功能材料,只是好看是不行的。美國年輕學子和中國的年輕學者有一點頗不一樣。如果他們認為一項技術有用,博士畢業后(甚至不等到畢業)就去開公司創業。這就是名校畢業生,他們去創業、給別人提供就業機會。中國高等教育在這個方面值得反思,如何教育學生不成為社會就業負擔,而是成為創業者?
第一家有影響的量子點公司創立時間是1999年,其主業是量子點用于生物醫學標記。但不幸的是,該公司最終結果是成為了烈士,掙扎幾年后,被大公司收購,其收購價格比創業成本低。在美國社會里,創業不成功毫無恥辱可言,用人單位還可能認為其經驗可貴。如果中國要實現產業升級,那么我認為應該允許創業公司成為烈士。當然,之所以稱為烈士,是因為它們的犧牲為后來者成功提供了經驗。
目前,國際上號稱以量子點為主業的公司頗為不少。它們中的一些,我認為不會成為烈士。從現在的情況看,影響比較大的都有來自大學的雄厚知識產權支持。比如,美國的QDVISION公司的技術基礎來自麻省理工,美國的NANOSYS是以伯克利的技術為基礎,中國的納晶科技的前期技術從阿肯色大學獲得一部分、并通過并購美國NN-Labs公司完成。
顛覆性進展
前面提到,這個領域還是合成化學占決定性地位。回到浙江大學后,我慢慢認識到量子點合成化學真正的核心問題是激發態控制。這是因為,作為發光材料,其性能的實現只能在激發態。而對于傳統的合成化學,化學家只關心基態。基于這個新認識,我們采用了一些新的合成控制方法。由此,我們得到了一些性能前所未有的量子點。
以這些新型量子點為基礎,通過與浙大材料系金一政副教授小組和納晶科技公司合作,我們已經看到了第一個帶有顛覆性意義的量子點應用。那就是性能優異的量子點LED(QLED)。在申請了ZL后,我們把相關的第一篇文章投給了Natue雜志。已經在線發表。
發光二極管(LED)LED正在改變我們的生活,在照明和顯示領域的節能效果已經得到公認,這就是今年諾貝爾物理獎(氮化鎵藍光LED)的基礎。氮化鎵藍光LED已經大面積量產,相關知識產權被日本、美國、歐洲公司牢牢控制了。但是,氮化鎵藍光LED的技術,是基于在藍寶石單晶襯底上外延生長多層半導體單晶,要求高真空設備、超高純度原料、制備過程能量消耗大。因此,其基礎成本大。
在氮化鎵藍光LED之外,美籍華人學者鄧青云教授在1979年報道了以有機分子為發光中心的LED(OLED)。OLED與氮化鎵LED的最大不同,就在于它可以用常見化學方法(如溶液法)加工制備,因而成本可以很低。目前,三星公司用OLED已經做出來了商業化的手機顯示屏,其優異的色彩是氮化鎵LED顯示屏無法比擬的。但遺憾的是,OLED的有機發光分子熱穩定性和光穩定性都存在幾乎難以突破的缺欠。這導致了OLED顯示屏的良率低,做手機屏還問題不大,但大屏應用(如電視和計算機顯示屏)基本上不可能實現。
如果量子點合成達到了LED光電性能的要求,那么,量子點LED有望結合氮化鎵LED和OLED兩者的優勢。我們近期的這個工作,證實了這個設想。Nature的審稿人給出了幾個指標,讓我們與OLED和其它溶液加工LED做一個橫向比較。結果表明,盡管我們的QLED是在相對簡陋的條件下用溶液法制備的,但我們的器件幾乎全面勝出。保守地說,我們的QLED商業化機會至少不會輸給OLED。應該指出的是,除了量子點要做好,很關鍵的一點,還要試圖去理解量子點在器件加工中要注意什么,這就是所謂的加工科學。
LED也是照明產業的核心器件。但是和太陽光比較,現在的白光LED燈是有缺陷的,它是人造白光,有很多的高能光子。高能光子對人類健康的影響,已經有一些醫學證據表明是不利的。另外,現行白光LED發熱比較明顯,這也不是好消息。QLED的白光,在原理可以完全做到與理想照明光源一致,更加接近于自然光,并且發熱大大減少。我們最近工作的進展表明,有一天量子點LED將為照明產業做出貢獻。
量子點這個領域,目前已經發展到了需要高深、更系統、更集成(或者更交叉)的水平。當前,量子點的研究正在從游擊隊的零打碎敲,發展到集團化的正規軍作戰。中國的企業家、政府領導人、學者能否有足夠的智慧,支持在中國形成真正的正規軍?比如我們的QLED技術,目前處于國際領先地位、并確立了自己的知識產權。但是,來自MIT(QDVision)、SAMSUMG等的競爭是不容小視的。