2019 年 12 月 14 日，《麻省理工科技評論》公布了 2019 年「35 歲以下科技創新 35 人」（Innovators Under 35 China）中國區榜單。在本屆榜單上，雖然缺失了「創業家」的身影，但是我們看到了許多在具有產業化潛能的領域堅持科研使命的獲獎人，也看到更多散布在海外頂尖學術機構的科學家們，用自身不改初心的堅持努力，取得了世界級標竿成就的科研成果，其中有超過半數以上的獲獎者，都取得了世界級的突破性研究成果與發現。我們將陸續發出對 35 位獲獎者的獨家專訪，介紹他們的科技創新成果與經驗，以及他們對科技趨勢的理解與判斷。
關於 Innovators Under 35 China 榜單
自 1999 年起，《麻省理工科技評論》每年都會推出「35 歲以下科技創新 35 人」榜單，旨在於全球範圍內評選出被認為最有才華、最具創新精神，以及最有可能改變世界的 35 位年輕技術創新者或企業家，共分為發明家、創業家、遠見者、人文關懷者及先鋒者五類。2017 年，該榜單正式推出中國區評選，遴選中國籍的青年科技創新者。新一屆 2020 年度榜單正在徵集提名與報名，截止時間 2020 年 6 月 30 日。詳情請見文末。
趙保丹
先鋒者
趙保丹憑藉其在有機/鈣鈦礦 LED 領域取得的一系列成果，榮膺 2019 年《麻省理工科技評論》「35 歲以下科技創新 35 人」中國區得主。
獲獎時年齡：28 歲
獲獎時職位：浙江大學光電科學與工程學院研究員；劍橋大學卡文迪許實驗室訪問研究員
獲獎理由：她以製備簡單、成本低廉的新方法突破了鈣鈦礦 LED 效率的世界紀錄；另外，她還利用錫代替鉛的手段降低了鈣鈦礦太陽能電池的毒性。
趙保丹是 2019 年「35 歲以下科技創新 35 人」（Innovators Under 35 China）中國區榜單最年輕的入選者之一。29 歲的她目前任浙江大學光電學院百人計劃研究員、劍橋大學卡文迪許實驗室訪問研究員。
早在 1839 年， 德國礦物學家 Gustav Rose 就發現了鈣鈦礦材料，之後以俄羅斯礦物學家 Lev Perovski 的名字命名。因為首先被發現的鈣鈦礦材料是鈣與鈦的複合氧化物（CaTiO3），所以中文稱其為鈣鈦礦。如今，鈣鈦礦已不再特指鈣鈦複合氧化物，而用來泛指一系列與上述礦物晶體結構相似的材料（化學式通常為 ABX3）。
這類鈣鈦礦結構材料有著獨特的晶體及電子結構，近年來引起了太陽能電池、發光二極體、催化與電催化等領域的極大重視。如果按照材料組分分類，主要包括四大研究方向：高溫超導體銅氧化物、鈣鈦礦氧離子導體、有機無機複合鈣鈦礦和純無機鈣鈦礦；而在後兩類材料中，如果其成分包含滷族元素的話，也叫做「滷素鈣鈦礦」——作為一種新興半導體材料，它在光電子等多個領域已顯現出巨大應用潛力，但其工作時的「量子轉化效率」始終是制約發展的關鍵。
2018 年之前的四年時間裡，鈣鈦礦發光二極體的外量子效率實現了從低於 1% 到大約 12% 的大幅度提升。然而，12% 的效率仍遠低於有機發光二極體和量子點發光二極體。當時還在劍橋大學卡文迪許實驗室讀博的趙保丹在研究鈣鈦礦發光器件時，發現了影響鈣鈦礦發光二極體效率的重要機制——鈣鈦礦材料本體和器件界面上的非輻射損失。
圖 | Nature Photonics 雜誌的封面（來源：Nature 出版集團）
隨後她從發光機理入手，在鈣鈦礦材料中引入聚合物，通過聚合物與鈣鈦礦形成的異質結構，降低了鈣鈦礦材料內部與界面上的非輻射能量損耗。該研究首次實現了近 100% 的內量子效率的電致發光，報導了大於 20% 的外量子效率，創造了鈣鈦礦發光二極體的效率紀錄。有關論文在 2018 年發表於《自然·光子學》雜誌，並被選為封面文章。
此外，鈣鈦礦材料含有毒性，是其大規模應用所面臨的主要問題之一。趙保丹利用錫替代鉛的方式，降低了鈣鈦礦的毒性，也是首批去探索高效錫鉛混合鈣鈦礦光電子器件的研究者。其研究為推動鈣鈦礦器件的規模化應用起到了很大的作用。
至於為何走上科研之路，趙保丹認為和自己的性格有關，抑或是「冥冥之中自有天意」。1991 年，她出生在江蘇徐州的一個小縣城——沛縣，從小學習成績就非常好，是同學眼中的學霸，家長口中的「鄰居家小孩兒」，不過她內在卻是一個缺乏自信的人。
在趙保丹心中，總認為更大的城市、更大的平臺上會有更多「真正的學霸」，而她自己只是一個「局部地區的學霸」。這也和父母「要虛心、不要驕傲」的家庭教育有關。因為自信心不足，她曾在學習生活中遇到了一些困擾；但這反而推動了她尋求挑戰的勁頭。在南京大學物理學院的大三生活即將結束時，她的綜合成績足以通過保研，進入國內任何一所高校，但她覺得有些「無趣」，便臨時決定申請去讀國外研究生。
這對於她來說是一個很大的挑戰，因為既要放棄唾手可得的保研資格，還要在考出合格英語成績的同時等待國外院校的篩選錄取；好在父母當時十分尊重她的選擇，給了她極大的自由。經過不到半年的準備，趙保丹的英語考試成績順利「低分飄過」，而且向英國和美國 10 餘所大學的博士申請也得到了回復。最終，她選擇到英國劍橋大學物理系攻讀博士學位。
圖 | 趙保丹在頒獎典禮上做演講（來源：DeepTech）
正是這個挑戰自我的選擇，讓趙保丹有機會前往世界最好的 OLED 研究機構之一——劍橋大學卡文迪許實驗室。這裡誕生過 29 個諾貝爾獎，對於所有研究物理學的科學家來說，都堪稱「殿堂」一般的地方。她師從英國皇家學會院士（FRS）、皇家工程院院士（FREng)、卡文迪許物理學講席教授理察·弗蘭德爵士（Sir Richard H. Friend) ，開始了關於鈣鈦礦太陽能電池與發光二極體的研究。
趙保丹認為，從小養成的這種冒險精神給她打開了科研的大門，也始終伴隨著她的科研之路。她非常享受在研究中探索未知領域的快樂，以及每次從失敗實驗中總結，最後獲得啟發時的滿足感。
對於鈣鈦礦來說，其作為發光器件尚屬一個新興研究領域。而一個成功的產業背後往往需要幾十年的科學研究支持，以及技術成果的落地轉化。「科研工作者的付出，就是整個過程的基石。」趙保丹說，「所以創新就是科研工作的靈魂。我很幸運生活在一個科技高速發展的時代，隨著越來越多科研人員的加入，鈣鈦礦材料有望在不久的將來實現大規模、低能耗的柔性顯示。此外，其在照明、通信、可再生能源等重要領域也有著很大的應用潛力。」
目前，趙保丹已結束了自己在劍橋大學卡文迪許實驗室副研究員的工作，回到了國內，並在浙江大學光電學院繼續自己的科研之路。對於自己的下一個目標，趙保丹表示，她將深入研究器件運作時性能退化的機理，努力嘗試去克服鈣鈦礦發光器件穩定性這一大難題。因為，即便鈣鈦礦發光器件有發光效率高、製作成本低、發光純度高等優勢，但其穩定性不足是阻礙鈣鈦礦發光器件成為高性能、低能耗、低成本的新一代光源和柔性光電器件的關鍵因素之一。