WILEY人物访谈——北京大学占肖卫教授

占肖卫,北京大学工学院材料系教授。1986.09–1990.06,浙江大学化学系本科。1993.09–1998.06,浙江大学高分子系博士。1998.09–2000.11,中国科学院化学研究所博士后。其中1999年赴香港科技大学化学系做访问学者。2000.12–2002.08,中国科学院化学研究所副研究员。2002.08–2003.07,美国亚利桑那大学化学系 Research Associate;2003.08–2006.05,美国佐治亚理工大学化学系Research Scientist。2006.06–2012.08,中国科学院化学研究所有机固体重点实验室研究员。2012.09至今,北京大学工学院材料系教授。现任北京大学工学院材料系副系主任和高分子化学与物理教育部重点实验室副主任。

长期从事有机高分子光电功能材料的设计合成、光电性能表征和器件研究,特别是在非富勒烯受体太阳能电池领域做出了开创性和引领性的贡献。在Nature Reviews Materials, Nature Photonics等国际期刊上发表SCI论文290余篇,所发表论文被引用25500余次。2002年获中国化学会青年化学奖,2006年入选中国科学院“百人计划”(终期评估获得优秀),2010年获国家杰出青年科学基金,2014年获中国科学院优秀导师奖,2015年获中国科学院优秀研究生指导教师奖。2014年当选英国皇家化学会会士。现任Journal of Materials Chemistry C副主编和ACS Energy LettersChemistry of Materials、Materials Horizons、Solar RRL、化学学报、物理化学学报编委/顾问编委。入选爱思唯尔中国高被引学者(2014–2018连续5年)、英国皇家化学会top1%高被引中国作者(2015–2017连续3年)和科睿唯安全球高被引科学家(2017,2018年)。

Introduction

MVC:能否请您先简单介绍一下您课题组的科研工作?

ZXW:我课题组十余年来只做一件事,专攻非富勒烯受体,甘于坐冷板凳,立志把冷板凳坐热。开辟非富勒烯受体材料的研究领域犹如拓荒,眼前莽莽苍苍,脚下荆棘丛生。初期非富勒烯有机太阳能电池的效率极低(小于1%),且20年里无明显进步,在常人眼中这是一条走不通的“死路”,让许多人望而却步。

2006年我回国后便开展了非富勒烯受体的研究。当时我们是国内唯一一个进行这项研究的团队,即便在国际上这样的团队也寥寥无几。而在当时,我们在同行中被视为另类和奇葩,不被人理解和认可。效率是太阳能电池领域的敲门砖,具有一票否决权,我们的论文常常因为效率低而被杂志拒稿。审稿人总会给出两个尖锐的否定意见:一是富勒烯已足够好,无需替代。二是非富勒烯效率太低,没有发展前途。

出身贫苦农家的我,最不怕的就是坚持与吃苦。我的学生也心甘情愿地跟我走这条风雨凄凄的山路。一次次失败后,我们又一次次地重新开始。功夫不负有心人,我们的真诚和坚守打动了同行,我们实实在在的进步和不断刷新的电池效率鼓舞了同行。令人欣慰的是,近几年来,越来越多的研究者认可了非富勒烯受体材料的重要性和发展潜力,加入了这个研究行列。目前,国内外关于非富勒烯有机太阳能电池的研究开展得如火如荼,非富勒烯有机太阳能电池领域由5年前的门前冷落华丽变身为现在的门庭若市。

MVC:当您还在上学的时候,您想未来从事什么职业?是什么把您吸引到科学领域的呢?

ZXW:记得我还在上小学的时候,我的数学老师给我们讲数学家陈景润的故事,当时觉得科学家真的很了不起,未来我也想当科学家。我上初中的时候,我的化学老师从城里分配到我们这所乡下初级中学任教,是见过世面、充满活力的男神。我很崇拜他,他在化学课上讲了一句话我永远记得,“化学很好玩,只要你搞清楚你放的屁是什么成分,你就可以获得诺贝尔奖,成为百万富翁!”这句话激励我高考填报志愿时选择化学专业,从此与化学有个一生的约会。

MVC: 如果您没有走科研这条路,您现在会干什么?如果重新选择,您还会继续做学术研究吗?

ZXW:1990年从浙江大学化学系本科毕业后,我获得保研资格,本可以继续深造;但考虑到家庭的经济压力,就回到老家的安庆石油化工总厂上班。这份工作不算忙,收入也还不错,被很多亲戚朋友和同学们羡慕,认为我这个农村娃从此端上了“金饭碗”。在那里干了三年,工作很出色,领导和同事都很赏识。可我心里清楚,日子虽然舒服,但还是想做学问。三年后,家境有所好转,我随即回到浙大读研。如果当时不跳出来,我想现在是这个厂的中高层干部或技术骨干。如果可以重新选择,我还会选择现在的职业,我非常喜欢做一名教书匠和科技工作者。

Main  fields of interest

MVC: 是什么促使您选择有机太阳能电池非富勒烯受体为您的研究课题?

ZXW:2006年回国后,我开始了独立科研生涯,决定以前做过的工作全部清零,重新扬帆起航。最终将目光锁定在有机太阳能电池材料上,因为以前没做过,有新鲜感。过去的20年里,有机光伏材料的研究主要集中在电子给体上。与之形成鲜明对比的是,电子受体领域局限于富勒烯衍生物,对于其他受体的探索极少,进展极其缓慢。然而,我始终认为,重给体而轻受体,仅靠给体一条腿走路是走不远的,这严重制约了有机太阳能电池的发展。于是,我决定开始啃这块没有肉的硬骨头,率先在国内开展了非富勒烯受体的研究。

MVC:您的研究组在非富勒烯受体材料领域将来有什么研究兴趣?对于非富勒烯电子受体有机太阳能电池效率的进展您有什么个人展望?

ZXW:我课题组开创了以ITIC为代表的氰基茚酮类芳杂稠环电子受体这一新方向,ITIC类稠环电子受体现已成为我国科学家引领、多国科学家竞相跟进的有机光伏领域的研究热点。我的梦想是做强稠环电子受体这一中国品牌,在国际上继续领跑,引领有机光伏甚至其他的光电领域实现进一步突破。除了有机光伏,我们正在探索稠环电子受体材料在钙钛矿太阳能电池和光电探测器等其他光电领域的应用。我认为非富勒烯受体拯救了有机太阳能电池领域,赋予了它第二次生命。目前,非富勒烯有机太阳能电池领域生机勃勃,前程似锦。我相信,器件效率超过20%指日可待。在未来的5至10年,非富勒烯受体有机太阳能电池可能实现产业化,走进百姓家。

MVC:您认为稠环电子受体材料除了应用于有机太阳能电池之外,是否还有其它更为广泛的应用前景?

ZXW:除了有机光伏,我与合作者们正在探索稠环电子受体材料的更广泛的应用,如在钙钛矿太阳能电池、光电探测器、场效应晶体管、双光子吸收、生物医学成像与治疗等方面取得了有意义的进展。

Major scientific achievements

MVC: 对于您发表的著作,哪些是令您最骄傲的?您最喜欢的是您哪部分的研究工作?

ZXW:我的课题组在非富勒烯有机太阳能电池领域做出了开创性和引领性的贡献。早在2007年,我们在J. Am.Chem. Soc.(2007, 129, 7246-7247)上发表了中国首篇非富勒烯有机太阳能电池的论文,报道了世界上第一个苝酰亚胺高分子受体材料。2015年,我们提出了稠环电子受体新概念,发明了明星分子ITIC,工作发表在Adv. Mater. (2015,27, 1170–1174)。我们的原创性工作引起了国内外同行的高度关注和广泛跟进,本领域10多个国家/地区的130多个研究组使用ITIC类稠环电子受体。近四年来,因稠环电子受体的发明,非富勒烯有机太阳能电池的效率由不到7%迅速发展到超过17%,大大超越传统的富勒烯。从此,有机太阳能电池迈向新纪元,进入非富勒烯时代。非富勒烯有机太阳能电池已成为化学和材料领域的研究热点。

Work life balance

MVC:什么时刻您最享受工作中的乐趣?在科研经历中是否有些趣事可以和我们分享?

ZXW:与学生讨论新奇异的实验结果时最愉悦。得意的工作被高水平期刊接受时也是满满的享受。过大年的时候如果收到论文接收函,会第一时间告诉学生,给他们送上这份特别的“压岁钱”。若收到拒信,就把失望藏在自己心里,不让学生知道,怕影响他们过大年的心情。

MVC:科研工作之余,您有什么爱好?

ZXW:我没特别的爱好,每天坚持走路1小时,锻炼身体,以便我能每天精神饱满地工作十几小时。

MVC: 您最喜欢的书是什么?

ZXW:我中学时喜欢看《三国演义》,大学时喜欢看《艾柯卡自传》。

MVC:您认为科研人员最重要的品质是什么?您对有志从事科学研究的青年学生有什么建议?

ZXW:我认为科研人员最重要的品质是创新和执着。创新就是要做0到1的工作,不做1到2的工作。不要赶时髦,不要跟风。甘于坐冷板凳,并把冷板凳坐热。执着就是要一心一意做一件事,要十年磨一剑。我经常跟我的学生讲,年轻人要敢于“吃螃蟹”,大胆去想,去闯,去试新东西,不要怕失败。要甘于“啃骨头”,愿意吃苦,要有韧性,不畏艰险。要不怕“吃亏”,不要贪图捷径,搭别人的顺风车,急于求成。

MVC:您能否用简单的几个英文单词形容下拥有快乐的实验室生活的关键

ZXW:Curiosity; Enjoy; Unique; Persistence