王建浦教授是新型發光與顯示領域的青年領軍人才,現為南京工業大學先進材料研究院常務副院長、博士生導師。入選國家杰出青年科學基金、長江學者特聘教授、江蘇省杰出青年基金、江蘇省“雙創計劃”、江蘇省特聘教授、江蘇省“333高層次人才培養工程”等。致力於鈣鈦礦發光二極管(LED)研究,開發出具有自主知識產權的高性能鈣鈦礦薄膜,多次刷新器件效率世界紀錄,引領了此領域發展,成果入選了2016年度“中國高等學校十大科技進展”、2019年度“中國光學學會光學科技獎”一等獎。
深耕科研,鈣鈦礦LED研究屢獲突破
2014年,回國不久的王建浦教授一邊搭建自己的實驗室平台,一邊嘗試開拓新的研究方向。在國外同行主要集中開展鈣鈦礦太陽能電池研究時,他敏銳地覺察到鈣鈦礦也是一種很好的發光材料,於是在國內率先開展了鈣鈦礦發光二極管(LED)的研究。他教導學生要敢於嘗試、不走尋常路,帶領學生開發出具有自主知識產權的高性能鈣鈦礦薄膜,多次刷新器件效率世界紀錄,奠定了我國鈣鈦礦LED研究在國際上的領先地位。
2015年,王建浦教授關於高質量鈣鈦礦薄膜的研究成果發表於Advanced Materials,這是國際上室溫鈣鈦礦LED領域最先投稿的5篇論文之一,也是該研究領域國內首篇文章。該項研究通過界面調控與器件結構設計獲得高質量鈣鈦礦薄膜,實現最高外量子效率近紅外光鈣鈦礦LED,綠光器件的亮度和近紅外光器件的輻照度也創造了基於溶液法制備LED的紀錄,有效解決傳統三維鈣鈦礦材料制備中的效率和穩定性較差等問題。
2016年,王建浦教授提出“自組裝多量子阱結構鈣鈦礦實現高效發光”的學術理論,開發出具有自主知識產權的高性能多量子阱鈣鈦礦薄膜(第一發明人),首次實現鈣鈦礦LED外量子效率突破10%,並顯著提高了器件的穩定性。這一成果發表於Nature Photonics,隨后還入選了2016年度“中國高等學校十大科技進展”,成為當年非C9(9校聯盟)高校上榜的唯一項目。
創新來自於獨辟蹊徑,也來自於對內在機理的反思剖析。2018年,王建浦教授課題組誕生的兩項鈣鈦礦LED研究成果正源於以上兩種研究理論。他們向低濃度鈣鈦礦前驅液中引入一種氨基酸添加劑,利用低溫溶液法自組裝形成了具有亞微米尺度的離散型鈣鈦礦薄膜。由此形成的獨特器件結構毫不影響器件的發射光譜和發光角度,光提取效率提高到30%。器件外量子效率和能量轉化效率與市場上的OLED相當,在高亮度條件下甚至優於OLED。該成果實現了南京工業大學在Nature上的“零的突破”,也被當期Nature評論為“鈣鈦礦LED發展的裡程碑”。
同年的一項刊發於Nature Communications的成果則源於王建浦教授對鈣鈦礦LED背后物理機制的探尋。他通過對工作條件下器件發光信號的實時探測,揭示了鈣鈦礦LED效率滾降的物理起源主要是俄歇復合導致的熒光猝滅。在這一思路下,他繼續通過調節量子阱的阱寬來抑制俄歇復合過程,制備了外量子效率達12.7%的穩定鈣鈦礦LED,再次刷新了這一領域的世界紀錄,為實現高效率、高亮度和低效率滾降的鈣鈦礦LED提供了理論和實驗指導。
2019年,他們又創造了三維鈣鈦礦LED器件外量子效率和能量轉化效率的最高值,並發表在Nature Communications上,為實現高效、穩定的鈣鈦礦LED開辟了新的研究思路。
潛心育人,致力創新型卓越人才培養
回國前,王建浦教授在劍橋大學卡文迪許實驗室學習工作近十年。卡文迪許實驗室產生了大量影響人類進步的重要科學成果,多年的學習和工作使王建浦教授深刻體會到夯實基礎知識、探尋問題本質的重要性。回國后,他將這種求真務實的精神帶到了授課和研究生指導中,注重將前沿研究與教學內容相結合,始終堅持培養學生探尋問題本質、提高獨立思考能力的理念,取得了良好的育人效果。
他堅持通過即時通訊工具與學生密切交流,實時關注實驗動態和數據。他看重自己作為老師為學生提出的設想和提供的指導,也同樣重視課題組內學生之間的互動。他堅持每年帶領學生開展暑期學校研學,離開實驗室,與學生一起去田野鄉間,一邊團建,一邊開展“頭腦風暴”,鼓勵學生充分交流,講工作講科研,談人生談理想。他認為理性思維對於科研工作和科技創新尤其重要,他說:“科研是一個往復循環的過程,沒有百分之百正確的東西,總是在不停地往前修正,看到一個好的實驗結果僅僅是第一步,還要分析、找証據、做邏輯推理,得出結論也仍然要驗証、預測、繼續修正,如此往復循環,才能不斷加深對自然的認識。”
在這種與學生“大膽假設、小心求証”的指導過程中,王建浦教授課題組在鈣鈦礦LED研究領域屢獲突破,碩、博士生的工作常常得到高水平期刊的青睞,博士生曹雨、程露同學也在2019年、2020年相繼獲得王大珩光學獎。此外,王建浦教授還為本科生開設《科學思想史》《有機光電子學導論》等課程,指導多名本科生開展了“國家級大學生創新創業訓練計劃項目”研究,並在“全球創客大賽暨創客中國國際大賽”中榮獲創客組優秀獎。
報效祖國,以專業詮釋忠誠擔當
十多年前,在三星電子從事研發工作時,王建浦教授發明了OLED面板像素優化的設計專利(第一發明人),通過增加藍光像素面積,降低其單位面積的光強,將OLED顯示面板壽命至少提高一倍以上,突破了OLED顯示技術走向市場的主要瓶頸,得到了大規模商業化應用。
王建浦教授一直在科研的前沿熱點領域開展工作,競爭的緊迫感與焦灼狀態始終充斥在他的工作中,他在帶領課題組屢次刷新鈣鈦礦LED的新紀錄、開拓鈣鈦礦LED研究新思路的同時,也屢次被比肩和超越。他認為,這樣的良性競爭會大大加速科研的發展,也必然要求科研工作者的責任和擔當。他將自己的理想信念融入國家發展偉業中,敢於追求真理、勇於攀登科學高峰﹔他以身作則、言傳身教,致力把青年學生培養成為卓越的創新型人才,投身祖國教育事業和前沿科技產業中。