被閱讀2329次,日期:2017-03-22 10:44:26
近年來，二維晶體材料因其優(yōu)越的光電特性，成為半導(dǎo)體材料研究的熱點之一。可以預(yù)見新材料研發(fā)與應(yīng)用將會給眾多領(lǐng)域帶來革命性的變化。比如，當(dāng)前如火如荼的石墨烯，就被稱為“新材料之王”，科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將徹底改變21世紀(jì)。年輕的80后教授、深圳大學(xué)博士生導(dǎo)師張晗就是石墨烯的研發(fā)者之一，已在這個領(lǐng)域深耕8年，并取得不俗成果。
從石墨烯到黑磷
自2010年安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因石墨烯研究獲諾獎以來，石墨烯這種二維材料即以其獨特性質(zhì)，成為業(yè)界關(guān)注的焦點。近年來，另外一種和石墨烯有著類似性質(zhì)的新材料——黑磷的特異性也日益凸顯，并在電學(xué)、光學(xué)、生物化學(xué)等多個領(lǐng) 域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
優(yōu)于石墨烯的是，黑磷的能帶隙能通過層數(shù)進行調(diào)控，吸收從可見光到通信用紅外線范圍的波長；此外，黑磷可以和光直接耦合，檢測到整個可見光到近紅外區(qū)域的光譜，這個特性使得黑磷未來極有可能成為一種優(yōu)質(zhì)的光電器件材料。這些還僅僅是初步的研究成果，黑磷性能還有極大的探索空間，現(xiàn)在對其前景作任何的推斷都還太早。作為深圳黑磷光電技術(shù)工程實驗室主任張晗教授在黑磷材料的研究方面，他帶領(lǐng)的深圳市孔雀創(chuàng)新團隊首次研發(fā)了基于黑磷的光纖鎖模激光器，得到了超短脈沖激光的輸出信號，兩項工作被OFweek評為十大激光技術(shù)進展。
做探索者，不做追隨者
2007年，他進入新加坡南洋理工大學(xué)深造，在進行激光學(xué)方向博士研究時，他產(chǎn)生了將石墨烯等新材料和光電工程相結(jié)合的想法，兩種不同領(lǐng)域的優(yōu)勢互補肯定會碰撞出不一樣的思想火花。發(fā)表高水平論文100多篇，論文總被引用次數(shù)超過7000次，兩篇論文入選中國百篇具影響力國際學(xué)術(shù)論文。
2012年，獲得中組部的“青年千人計劃”和基金委首屆“優(yōu)青”獲得者，歸國并選擇深圳大學(xué)任教，組建了“二維材料先進光電器件研發(fā)團隊”。當(dāng)時，國際黑磷研究尚處于起步階段，在國際上成功制備出大面積穩(wěn)定的少層黑磷，并且將其應(yīng)用于先進光電器件。針對黑磷的液相制備新方法，揭示了黑磷獨特的層數(shù)依賴?yán)匦院头蔷€性光學(xué)特性，還利用黑磷實現(xiàn)了對光纖激光器的鎖模，在“薄層黑磷的大批量制備”上獲得突破。
因為磷是生物體內(nèi)必須的元素，其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用的優(yōu)勢也是無可比擬的。近期，張晗團隊在黑磷生物醫(yī)學(xué)新應(yīng)用上取得新突破，發(fā)現(xiàn)黑磷納米薄片可實現(xiàn)腫瘤的光熱治療、化療和生物響應(yīng)的三重協(xié)同治療，多模式精準(zhǔn)治療癌癥，相關(guān)科研成果近日在國際頂尖刊物《先進材料》作為封面文章發(fā)表。在黑磷被發(fā)現(xiàn)的短短兩年多時間內(nèi)，張晗團隊在這個領(lǐng)域一路高歌猛進、勇往直前。張晗認(rèn)為，科學(xué)家應(yīng)該在石墨烯、黑磷等新材料領(lǐng)域不斷發(fā)力，把握先機，爭取實現(xiàn)對國際同行的超越。“我們的目標(biāo)不是要做一個緊跟國外腳步的‘追隨者’，而是要走在業(yè)界前沿，爭取成為該領(lǐng)域的‘開拓者’和‘引領(lǐng)者’。”
二維材料世界筑夢，未來猶可期
張晗認(rèn)為，在產(chǎn)業(yè)化或研發(fā)的過程中，應(yīng)該回歸到石墨烯、黑磷本身的物理特性上，瞄準(zhǔn)它最基礎(chǔ)也是最卓越的性能，做核心應(yīng)用的核心研究。他更愿意把已取得的成果看成新的起點，繼續(xù)加強在基礎(chǔ)理論方面的研究，以此為契機，不斷突破自我，搶占國際技術(shù)制高點。
科研的價值，最終還是得借力于工業(yè)生產(chǎn)才能實現(xiàn)資源利用的最大化，造福社會。比如，像黑磷這樣的新型二維材料的研究，剛剛起步，尚未形成專利技術(shù)或商業(yè)市場性壁壘，國內(nèi)科研工作者與國際處于同一起跑線，對于國內(nèi)學(xué)者來說不可謂不是千載難逢的機遇。未來，我們要通過自己的努力，在基礎(chǔ)研究和技術(shù)專利、產(chǎn)業(yè)化方面加快取得突破，形成自己的專利技術(shù)壁壘，從而推動國內(nèi)光電材料領(lǐng)域的繁榮發(fā)展。黑磷和石墨烯各自展現(xiàn)了它們的精彩成績，但或許未來還有更多可能，讓我們和張晗一起期待。（本文來原：中國科普網(wǎng)）