
晨光初照時,它是通透的“光容器”,讓暖陽溫柔漫進室內;烈日灼灼時,便悄悄換上淺灰“紗衣”,光致變色層鎖住刺眼強光與燥熱,光伏層卻在幕后默默捕獲光能,轉化為點亮家電的綠色電力……在中國科學技術大學蘇州高等研究院特任研究員、博士生導師賴敏良的研究“藍圖”上,這樣一塊集光致變色、隔熱節能和光伏發電等優勢于一體的智能玻璃,會是材料科學跨界融合的標桿性場景。
致力于從原理和應用角度實現突破,賴敏良團隊面向國家綠色能源和半導體領域重大需求,以材料為突破口,在蘇州工業園區的科創土壤上深耕不輟:用各種化學元素當“積木塊”,通過精準搭配、調整結構等方式造出性能更優的材料——這種新材料比傳統半導體更厲害,能更高效地把光轉化為電,也能將電反向轉化為光,在同一器件中完成雙向光電轉換。
功能集成化、性能極致化、應用場景化,獨墅湖畔,青年科學家賴敏良與團隊一起朝著半導體材料的“性能巔峰”與“應用藍海”不斷進發,以實際行動延續著中國科學技術大學的“追光”故事。
名校名城聯手搭建人才成長階梯
名校賦能、名城托舉,這是賴敏良求學之路的鮮明標簽,也是他選擇歸國回到中國科大蘇州高研院的重要原因。而起點,源自園區、中國科大和國際知名高校的聯動。
2012年,三方聯合推出了留學合作項目“SIP Fellow”,每年從中國科大遴選優秀本科生,由園區資助前往海外攻讀博士。作為項目受益人,賴敏良在2014年本科畢業之后,就循著這條人才通道,遠赴大洋彼岸的美國加利福尼亞大學伯克利分校。在美期間,他師從美國科學院院士、中國科學院外籍院士楊培東,從此踏入了半導體納米材料研究的“前沿陣地”。拿下博士學位后,他又轉戰美國西北大學開始博士后研究,其間曾獲得國家優秀自費留學生獎學金、美國材料研究學會優秀博士生獎、國際納米技術協會杰出研究獎等獎項。
聚焦新型半導體材料的設計合成及其光電器件的應用研究,賴敏良在美期間以第一作者/共同一作/通訊作者在《自然·材料》《美國國家科學院院刊》《先進材料》等國際頂級期刊發表了9篇論文,被授予美國及“跨國專利橋梁”PCT專利4項。同時,他受邀擔任國際知名出版集團約翰威立旗下材料與化學領域新刊《Smart Molecules》的青年編委,并擔任化學領域全球權威期刊《美國化學會志》等國際期刊的獨立審稿人,在國際學術舞臺上嶄露頭角。
受益于母校和園區的合作項目,賴敏良希望能將所學知識落地生根,反哺母校和園區。因此,博士后研究結束后,他加盟中國科大蘇州高研院。至此,這場由“中國科大輸送優質生源、海外名校提供頂尖平臺、園區給予資源保障”的三方聯動完成了閉環,也共同奠定了賴敏良的科研高度,成為名校、名城與國際資源攜手布局未來科技人才的又一范本。
以“材料密碼”解鎖前沿研究領域
半導體就像現代科技的“基礎積木”,手機、電腦、芯片、新能源汽車都離不開它。而新材料,就相當于給這堆“積木”換上更厲害的核心零件。“我們希望能對半導體材料進行改進,或者合成新材料,以突破性能的天花板,解鎖光電器件新技能,讓半導體不僅性能‘更能打’,還能跨界干活。”賴敏良說。
走進半導體基因組實驗室,賴敏良的研究觸角一覽無余:單晶鈣鈦礦的納米制造研究、室溫連續納米激光器研發等方向,都緊扣材料創新與器件應用。“為避免‘猜盲盒’式合成,我們用AI結合半導體基因組技術提速。”賴敏良說。在國外深造期間,他就參與了“材料基因組計劃”相關研究。如今,他將自己在海外積累的前沿方法和技術帶回國內,在獨墅湖畔繼續深化這一方向的探索,為我國新材料領域的科技自立自強提供有力支撐。
半導體基因組并非給半導體做“基因檢測”,而是像給材料寫一本精準說明書——把半導體的元素組成、分子排列、性能數據等核心信息,按規律整理成“基因序列”。它的核心是“解碼+預測”:解碼材料的分子“基因”與性能的關聯,預測調整元素后材料的變化。“比如,我們通過半導體基因組,可以模擬不同元素組合的‘基因序列’,算出哪種排列能讓鈣鈦礦發電效率最高、納米激光器更穩定。這就是半導體基因組研究的意義所在。”
抓住“材料分子設計”這個核心密碼,賴敏良的科研腳步正在延伸到多個前沿領域,包括能讓光信號在芯片上高效流轉的光學芯片集成化、實現數據“光速存檔”的芯片光電存儲技術等。“目前,我們一個重要切入點就是把光學器件做到最小。光學器件越小,越容易集成到芯片中,光信號的傳輸路徑也會更短,損耗自然就降低了。”賴敏良解釋說,這是實現光學芯片實用化的關鍵一步。這種微型化探索價值顯著:同樣尺寸的手機屏幕有望呈現更高分辨率;同樣體積的芯片能存下更多數據,讀寫速度更快;在AI服務器中,大量微型光學器件協同能大幅提升數據傳輸效率,推動芯片性能全面躍升。
科研+產業“兩條腿”讓夢想落地生根
高校是基礎研究的國家隊和主力軍,也是原始創新的主戰場和重大科技突破的策源地。在賴敏良看來,中國科大多年來堅持從0到1的原創性研究,這份深入骨髓的科研基因是學者們保持科研定力的核心密碼。“但對青年學者來說,讓研究面對國家需求、市場痛點,也是科研定力之外更需明確的方向指引。”賴敏良說。
科研環境好、資源投入充分、與產業界比鄰而居,自2023年1月加盟中國科大蘇州高研院,賴敏良對這里的“科研沃土”有了越發深刻的體會。這份體會,源于入職后實打實的支持:學校提供了實驗室裝修、實驗設備入場等“一站式”服務,徹底免去了他的后顧之憂,使核心課題得以快速啟動,成功避開了科研初期常遇的資源銜接難題。更讓他受益的是獨墅湖畔得天獨厚的學術生態。這里高校院所林立,學術交流氛圍濃厚,他與周邊高校院所的學者可以近距離展開研討,跨界交流激發更多研究思路。而重大實驗裝備的快速共享機制,更讓團隊省去了設備采購的漫長等待,大大提升了研究效率。
與產業界“零距離”,是賴敏良看重的另一重優勢。中國科大蘇州高研院地處獨墅湖畔,周邊聚集著一批半導體企業。這兩年,他通過各種渠道與轄區部分企業建立了聯系。“大家交流碰撞,有助于共同拆解技術難題,把實驗室的基礎研究方向與產業痛點對接起來。”賴敏良表示,這種科研與產業的良性互動,也讓青年學者的成長路徑更加清晰:在解決實際問題中錘煉科研能力。
“中國科大的原創基因,加上園區的產業土壤,不僅讓我們對‘從0到1’有底氣,也讓‘從1到N’的技術落地在未來有無限可能。”站在實驗室的窗邊,賴敏良望著不遠處的創業孵化器,對未來的科研征程充滿信心——這里,不僅是他個人的科研新起點,更是青年學者將才華轉化為國家科技力量的絕佳平臺。
