创新无止境 探索新世界

　　在经济全球化时代，一个国家具有较强的科技创新能力，就能在世界产业分工链条中处于高端位置，就能创造激活国家经济的新产业，就能拥有重要的自主知识产权而引领社会的发展。特别是在关系国民经济命脉和国家安全的关键领域，真正的核心技术、关键技术是买不来的，必须依靠自主创新。科技创新能力是当今社会活力的标志,是国家发展的关节点。来自陕西师范大学的赵奎教授一直致力于科研创新，在自己钻研的领域勇攀高峰不畏难。

　　千里之行，始于足下

　　华罗庚说过：“科学是实事求是的学问，来不得半点虚假。”任何一项技术创新，都要经得起科学的质疑和实践的检验。科技创新要再上一个新台阶，既要仰望星空，更要脚踏实地，拿出严谨求实的态度，一个难题一个难题地去破解，一个关口一个关口地去攻克。“实践反复警醒我们：越是重大的技术突破，越要戒骄戒躁，严谨求实，稳扎稳打，才能实现厚积薄发。越是形势逼人，挑战逼人，使命逼人，越是要坚持从实际出发，扬长补短，找准努力方向，脚踏实地推动创新发展。”赵奎说道。2010年博士毕业后，赵奎真正接触到科学研究工作。他一直坚信脚踏实地才能真正做出成绩，真正创新科研，无论是在沙特阿卜杜拉国王科技大学从事进行博士后研究工作，还是在美国斯坦福大学作为访问学者进行研究，他都是脚踏实地走好每一步。认真的人总是能得到老天爷的眷顾，付出了就会有回报。

　　光生载流子在钙钛矿晶体内产生和传输，因此晶体性质是光电器件性能的关键因素。钙钛矿半导体结晶涉及到成核、生长和相转变过程，优化钙钛矿晶体性质一直是光电材料领域的热点方向。然而，目前在该领域的研究所面临的最重要挑战之一就是人们对钙钛矿结晶动力学过程如成核机制、相转变机制和生长机制及动力学调控缺乏足够的认知。如能通过有效的时间分辨分析技术对钙钛矿结晶相变进行系统性动力学监测和解析，提供结晶机制—动力学调控—晶体性质—器件性能关联规律层面的理解，将解决钙钛矿结晶调控面临成核、生长和相转变不可控难题，为钙钛矿光电器件大面积、柔性制备及大面积器件集成等领域带来曙光，推动钙钛矿光伏和电子技术快速发展。

　　针对上述关键科学问题，赵奎以钙钛矿半导体化学反应动力学过程为研究对象，首先系统探究了钙钛矿溶液缓慢结晶过程的成核行为，根据晶体成核和生长模型阐明了钙钛矿成核热力学基础，确定了成核可控区间和最佳晶核生长区。科研人员要做到稳扎稳打，思路清晰，如果思路不清晰，就会遇到实验做到一半发现问题，再从头来过，这就会错过最佳的科研时期。在第一步的基础打好后，赵奎进一步根据扩散理论和晶核生长过程饱和理论确定了晶体生长动力学机理。发展了“异相辅助结晶”策略，引入异相晶核并通过低温梯度调控方案有效控制了晶核形成和生长，解决了本体溶液中成核不可控难题，实现了成核可控下的高质量晶体生长。这也是首次获得柔性钙钛矿单晶和世界最大块状单晶以及高性能大面积光电探测器阵列。不但证实了钙钛矿成核调控的重要性，钙钛矿单晶在高性能光电探测和高分辨成像的应用潜力，而且为柔性光电器件中的应用打开了一个新的局面。

　　创新无止境，需要人们一步一步向前走，去探索新的世界。赵奎还与美国国家同步辐射中心合作伙伴通过时间分辨结晶动力学过程原位分析技术，对钙钛矿从溶液中结晶时的无序相→钙钛矿相的相变动力学过程进行原位监测和解析，揭示了不同钙钛矿结晶时无序相→钙钛矿相的复杂相转变机制。实验过程中，赵奎系统阐述了有机阳离子、基底温度、溶剂性质、成膜手段等系列因素对钙钛矿前驱体从无序相→中间相→钙钛矿相转变动力学的影响规律；并发展了“中间相辅助”策略，解决了钙钛矿结晶时相变不可控难题，实现了系列当时最高效率的钙钛矿太阳电池，为发展稳定高效钙钛矿光电器件提供了理论指导。除此之外，他通过小面积旋涂向大面积印刷转移，结合时间分辨原位监测技术详细探究了钙钛矿凝胶中晶核生长动力学过程，揭示了晶核生长的双阶段生长动力学机理，发展了“直接结晶”的生长调控策略，解决了高速印刷↔低结晶质量的矛盾，实现了空气中高通量印刷制备高性能大面积钙钛矿太阳电池，为钙钛矿薄膜从实验室小面积旋涂制备向大面积印刷制备顺利转移提供了理论基础。

　　百花齐放香满园

　　科研不是一个人的故事，而是一群人的事业。在赵奎看来，真正的科研是团队之间相互协作共同努力的结果。

　　近两年，在传统有机—无机三维钙钛矿基础上发展出了热稳定高效新型钙钛矿并开始在光电领域崭露头角。然而，该领域仍面临着诸多亟待解决的重要科学问题：新型钙钛矿在柔性基底上大面积印刷生长机制尚不明确，大尺寸高质量单晶制备策略有待发展，结晶机制—结晶动力学—光电性质—器件性能间关联规律有待完善，高性能单晶光电器件集成有待拓展等诸多挑战。对相关问题的研究无论是从基础研究还是实际应用的角度都具有重要的价值。要解决以上科学问题，赵奎认为首先要在已有的工作基础上，成长为一个更强大的课题组，开发更先进原位表征技术平台；其次，采取更开放式的态度和众多国际先进课题组合作，提出新机制，发现新机理，实现应用牵引下的原创性理论和技术突破。接下来赵奎将依托陕西师范大学强有力的科研平台，组织更加强大的团队，继续前进。人们常说科研既要仰望星空，又要脚踏实地。仰望星空，是一种追寻理想的姿态，而脚踏实地则是实现理想的必经之路，赵奎在这条路上定会带给我们更多惊喜。