11月21日,中國科學院院士增選結果公布。我國有機半導體物理化學及場效應晶體管器件物理研究的主要學術帶頭人之一,時任天津大學黨委常委、常務副校長胡文平教授成功當選。這頂中國科研界的至高榮譽,為他近30年在有機半導體與新型顯示領域的執著探索與卓越貢獻,寫下了最有力的注腳。
創制新型有機材料 顛覆傳統顯示邏輯
在天津大學智能傳感功能材料全國重點實驗室里,一塊看似普通的透明玻璃,正悄然改變著人們對“屏幕”的終極想象。它的厚度僅有0.01毫米,約為頭發絲的三分之一,透明度卻超過90%,肉眼看上去只是一片純凈的玻璃。然而,在這極致的輕薄與透明之上,卻能清晰呈現出2500ppi超高分辨率圖像,是傳統視網膜屏的6倍,在50英寸的尺度上分辨率可達110K。
這正是胡文平院士與團隊最新成果的結晶——基于“光量子顯示技術”的全球最薄柔性透明顯示屏。這項技術徹底顛覆了統治顯示行業數十年的傳統電驅動顯示邏輯。
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“以前是靠復雜的集成電路點亮一個個二極管,現在是一個個分子自己發光。”胡文平用樸素的言語解釋道。這項技術的核心在于,它不再依賴復雜的背板電路和面板制造工藝,而是通過涂布工藝,讓光子直接激發屏幕中的有機發光材料分子,使其完成“吸收光—釋放光”的過程,從而實現屏幕本體的零能耗自主發光。
光量子顯示技術原理
光量子顯示技術,讓一塊普通的透明玻璃,變成可雙向顯示的智能屏幕。這項技術,利用單分子的發光,所呈現的 2500ppi 超高分辨率是視網膜屏的 6倍,50 寸的屏幕分辨率可提升至 110K。
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天津大學胡文平院士、汪天洋教授團隊顛覆傳統顯示技術的設計邏輯,擺脫電路束縛,實現屏幕本征零能耗。利用光量子激發屏幕材料,通過材料分子“吸收光-釋放光”的機制,實現屏幕自主發光。通過單分子自主發光,高亮度顯示的同時,屏幕透明度超過 90%。更難得的是,團隊以 0.01 毫米的極限屏幕厚度,做到了已量產全球最薄柔性透明顯示,于全世界首次真正實現了透明顯示屏超清、超透和超柔并存。
這一原理性的根本變革,帶來了一系列革命性的優勢。
理論分辨率無上限:在顯示領域,分子尺寸已是物理極限,顯示分辨率理論上沒有上限。這意味著,8K分辨率不再是天花板,可輕松突破至110K,為虛擬現實、醫療影像等領域帶來前所未有的視覺體驗。
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萬物皆可屏:“屏幕”的概念被重新定義,車窗、眼鏡鏡片甚至衣物,只要涂覆上這種新型有機材料,即可成為高清透明的顯示器,實現信息顯示與物理環境的無縫融合。
成本與制造優勢:除了不需要驅動背板、屏幕本身零能耗外,制造技術采用高效的“卷對卷”印刷工藝,支持萬平方米級大面積制造,成本因此大幅降低,為大規模產業化鋪平了道路。
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目前,團隊已在“光量子顯示技術”領域獲得100余項專利,其中核心發明專利30余項,應用場景涵蓋車載顯示、消費電子、科技文化等多個領域。一個由中國科學家原創的、千億級規模的新興市場,正初現曙光。
科研生涯,海外經歷與回國抉擇
胡文平1970年5月出生,1993年從湖南大學化學化工系畢業后,在中國科學院金屬研究所和化學研究所分別獲得碩士和博士學位。1999年博士畢業后,他的科研足跡遍布海外多國。
他先后在日本學術振興會(JSPS)的資助下赴日本大阪大學太陽能化學研究中心工作,后又獲得德國洪堡基金資助,在德國斯圖加特大學第一物理研究所開展研究。
2003年4月,胡文平加入日本電話電訊株式會社(NTT)。然而,就在同一年,他面臨著一個重大抉擇。在導師朱道本院士的邀請下,他毅然決定回國。
同年9月,胡文平入選中國科學院“百人計劃”,回到中國科學院化學研究所工作,將研究方向鎖定在有機半導體領域。
“回國是我人生最關鍵的一步,科研最重要的是貢獻國家。”胡文平后來回憶道。
學術成就,從基礎研究到應用轉化
胡文平長期致力于有機半導體物理化學的研究,是我國有機半導體晶體工程及場效應晶體管器件物理的主要學術帶頭人之一。
他的學術成果豐碩,發表SCI論文580余篇,包括多篇Nature、Science等頂級期刊論文,被SCI他引44,000余次。他編著有《有機場效應晶體管》等中英文專著4部,獲得授權專利36項。
以第一完成人身份,他兩次獲得國家自然科學二等獎,還獲得天津市自然科學特等獎和一等獎等重要獎項。
胡文平的科研之路體現了從基礎研究到應用轉化的完整鏈條。他不僅在國際上率先開展有機半導體微納晶場效應晶體管研究,還開創了“有機微納晶電子學”這一新研究方向。
面對高遷移率和強發射特性難以協調的世界性難題,胡文平團隊創造性地提出了高遷移率發光有機半導體的設計思想,為最終實現具有自主發光能力的顯示技術奠定了基礎。
未來展望,從實驗室走向市場
獲得院士頭銜后,胡文平的工作和生活節奏并未改變,依然按照既定的安排和學校的日程向前推進。變化的只是肩頭更重的責任感和使命感。
他清晰地規劃了未來的兩大重點:“一是高價值的成果轉化,二是探索更多從0到1的科學問題。”
他傾注了大量心力的“光量子顯示技術”,正是這一理念的完美體現。目前,團隊已在“光量子顯示技術”領域獲得100余項專利,其中核心發明專利30余項。
應用場景涵蓋車載顯示、消費電子、科技文化等多個領域。團隊已在天開高教科創園成立了名為“光芯量顯”的公司,全力推進“光量子顯示技術”的產業化。
“我們計劃是先要做出兩類樣機:一個是大屏,充分展現超高清、超透明優勢;另一個是小屏,接近手機尺寸。”胡文平透露,團隊的目標是在兩到三年時間內推出能走入日常生活的消費級產品。
如今, 已是國際知名科學家的胡文平仍然常常在清晨七點準時出現在天津大學衛津路校區第三教學樓的實驗室里 。他期望未來能有更多年輕人投身科研事業,“堅持意味著付出汗水,在日復一日的積累中實現突破。”
隨著光量子顯示技術從實驗室走向產業化,胡文平預測“ 未來這一產業的國際市場規模有望達千億級” 。這位新晉院士近三十年的堅持,正悄然改變著中國乃至全球的顯示技術格局。
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