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半导体是信息电子产业的基石,而有机半导体可为新一代柔性电路、绿色能源和可植入芯片等有机电子工业提供关键材料,是化学、物理和信息等学科交叉的世界科技前沿方向之一。
上世纪70年代,掺杂聚乙炔的发现颠覆了“塑料不能导电”的认知,孕育了有机发光二极管等新兴电子产业,不断催生新的科学前沿。有机热电就是该领域重要的前沿方向之一,但起步30余年来一直面临低性能瓶颈。
狄重安研究员在化学所老一辈科学家的传承下,意识到有机热电研究的巨大潜力,决心在这一领域深入探索,谋求突破。经过十余年的不懈努力,狄重安和团队终于在2024年交出了令人瞩目的答卷——提出了有机半导体“多周期异质结”新结构,打破了聚合物热电材料不依赖热输运调控的认知局限,带动热电塑料的性能达到商品化材料的水平,步入热电优值>1.0(ZTmax=1.28)的新时代,为物联网和可穿戴能源的发展注入了强劲动力。
“多才多艺”是有机半导体的生动写照。在有机半导体智能感知器件领域,狄重安同样展现出了卓越的创新能力。他首创的光控主动适应有机晶体管,为“自适应视网膜”的构建提供了新思路;纳米限域电化学离子注入方法的发明,实现了有机半导体的纳米分辨掺杂,为超高密度集成奠定了坚实基础;药物分子介导的有机电化学晶体管理念,则在全血样本中实现了EGFR标记物的超灵敏传感,推动了新型有机生物电子器件的发展。
2024年,狄重安连续在Nature,Nature Nanotechnology(封面)和Nature Materials上发表三项原创性成果,不仅得到了学术界的高度认可,更引起了社会各界的广泛关注。人民日报、新华社、央视新闻、Tech Pioner等40余家国内外媒体,Science、《国家科学评论》等评述该成果“克服了挑战”,有望带动“热电塑料的兴起”,开启“热电能源转换的新时代”。哈佛大学和伊利诺伊大学相关团队评论这些方法孕育了“令人兴奋的新机遇”,为“经济高效生物传感技术铺平道路”。
一系列厚积薄发的科研成果背后,同样得益于狄重安在研究平台建设上的长期积累。他在化学所分子器件研究平台、北京怀柔综合性国家科学中心分子材料与器件研究测试平台、北京分子科学交叉研究平台的30余套综合研究系统的建设中发挥了重要作用,为重大科研成果的产出提供了不可替代的条件保障。比如“分子聚集体原位聚集态结构与电子结构研究系统”,可实现分子材料原位生长、全能级/能带的原位与高分辨表征,是国际上首套针对分子材料的同类型综合表征研究系统。
科研永无止境!狄重安深知,从在化学所攻读博士学位,到带领团队开展科研工作,他所取得的成绩离不开老一辈科学家的悉心指导,离不开中国科学院和化学所的条件支撑和文化熏陶。未来,他将继续致力于解锁有机半导体更多的“超能力”,在这一领域做出新的重大贡献!