胡文平：引領新型顯示技術
文章來源：中國化工報 更新時間：2025-11-28 14:11:45
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11月21日，中國科學院院士增選結果公布。我國有機半導體物理化學及場效應晶體管器件物理研究的主要學術帶頭人之一，時任天津大學黨委常委、常務副校長胡文平教授成功當選。這頂中國科研界的至高榮譽，為他近30年在有機半導體與新型顯示領域的執著探索與卓越貢獻，寫下了最有力的注腳。
創制新型有機材料 顛覆傳統顯示邏輯
在天津大學智能傳感功能材料全國重點實驗室里，一塊看似普通的透明玻璃，正悄然改變著人們對“屏幕”的終極想象。它的厚度僅有0.01毫米，約為頭發絲的三分之一，透明度卻超過90%，肉眼看上去只是一片純凈的玻璃。然而，在這極致的輕薄與透明之上，卻能清晰呈現出2500ppi超高分辨率圖像，是傳統視網膜屏的6倍，在50英寸的尺度上分辨率可達110K。
這正是胡文平院士與團隊最新成果的結晶——基于“光量子顯示技術”的全球最薄柔性透明顯示屏。這項技術徹底顛覆了統治顯示行業數十年的傳統電驅動顯示邏輯。
“以前是靠復雜的集成電路點亮一個個二極管，現在是一個個分子自己發光。”胡文平用樸素的言語解釋道。這項技術的核心在于，它不再依賴復雜的背板電路和面板制造工藝，而是通過涂布工藝，讓光子直接激發屏幕中的有機發光材料分子，使其完成“吸收光—釋放光”的過程，從而實現屏幕本體的零能耗自主發光。
這一原理性的根本變革，帶來了一系列革命性的優勢。
——理論分辨率無上限：在顯示領域，分子尺寸已是物理極限，顯示分辨率理論上沒有上限。這意味著，8K分辨率不再是天花板，可輕松突破至110K，為虛擬現實、醫療影像等領域帶來前所未有的視覺體驗。
——萬物皆可屏：“屏幕”的概念被重新定義，車窗、眼鏡鏡片甚至衣物，只要涂覆上這種新型有機材料，即可成為高清透明的顯示器，實現信息顯示與物理環境的無縫融合。
——成本與制造優勢：除了不需要驅動背板、屏幕本身零能耗外，制造技術采用高效的“卷對卷”印刷工藝，支持萬平方米級大面積制造，成本因此大幅降低，為大規模產業化鋪平了道路。
目前，團隊已在“光量子顯示技術”領域獲得100余項專利，其中核心發明專利30余項，應用場景涵蓋車載顯示、消費電子、科技文化等多個領域。一個由中國科學家原創的、千億級規模的新興市場，正初現曙光。
三十載深厚積淀 開拓有機電子學
今日的產業突破，源于胡文平過去近30年在基礎研究領域的深厚積淀。
第一步：投身前沿，破解“電荷傳輸”難題。
過去，有機材料被認為不具有導電性質，常被用作絕緣體。直到20世紀70年代，科學家發現了導電聚合物，才徹底顛覆了這一認知。有機場效應晶體管是這場革命的產物之一，其性能的關鍵在于電荷“載流子”在有機半導體材料中的高效遷移。遷移率越高，器件性能越優越。
1996年，胡文平毅然投身于這一當時在國內尚屬前沿的領域。他面對的核心問題是：“如何從結構和性能的關系出發，設計、合成綜合性能優異的有機場效應材料?”他面臨的，是一個核心矛盾：從原理上，分子緊密堆積有利于電荷的快速傳輸，從而獲得高遷移率；但分子間的斥力卻讓這種理想的密堆變得異常困難。
胡文平與團隊通過一系列深入研究，創造性地提出了“分子二維平面磚狀堆積”理想模型，為破解這一矛盾提供了關鍵理論指引。他們發現，具有金字塔形特異結構的α相酞菁氧鈦分子，能夠完美形成這種“磚狀堆積”，其遷移率高達10cm2V-1s-1，這在當時是性能最優異的場效應材料之一。這項突破性工作為整個領域的發展注入了強勁動力，也為胡文平日后榮獲國家自然科學獎奠定了基礎。
第二步：另辟蹊徑，開創“有機微納晶電子學”。
有機晶體承擔著正確評價半導體材料、揭示材料本征性能的使命。然而，有機晶體由于生長困難難以制備器件，成為制約研究者揭示材料構效關系的瓶頸。
胡文平以敏銳的學術眼光，看到了破局的關鍵——有機微納晶。它們生長快速，能有效克服大尺寸晶體生長的挑戰，是實現材料高效表征與高性能器件構筑的理想橋梁。“將有機晶體與微納器件有機結合起來，能夠建立和發展新的學科方向。”胡文平回憶當時的創新思路。
沿著這一思路，他帶領項目組開創了“有機微納晶電子學”這一新的研究方向。他們發明了“物理氣相外延”等方法來生長結構規整的有機微納晶，完善了有機晶體生長理論。同時，他們創新性地采用“微納線模板法”，成功制備了基于有機微納晶的場效應晶體管。這項開拓性工作獲得了國際學術界的高度認可，被評價為“是未來光電子集成的關鍵元件，也是后硅基計算機時代的希望”。
第三步：魚與熊掌兼得，定義“高遷移率發光有機半導體”。
在解決了有機材料電荷傳輸的難題后，胡文平將目光投向了更高的目標——如何讓有機材料在傳輸電荷的同時，也能高效地發光?這被認為是實現有機激光器、高性能有機發光晶體管等下一代光電集成器件的關鍵，但協調高流動性和強發射這兩個相互沖突的特性，是一個世界性難題。
面對這一“魚與熊掌”的困境，胡文平團隊與中國科學院化學所董煥麗教授合作進行攻堅。項目組圍繞“高遷移率有機半導體材料與器件”的基本科學問題開展了系統研究，提出了高遷移率發光有機半導體的設計思想，獲得了系列創紀錄的高遷移率發光有機半導體材料，為最終實現具有自主發光能力的顯示技術奠定了基礎。
躬耕光量子顯示 投身千億級市場
對于胡文平而言，基礎研究的終極價值，在于推動社會進步，服務于國家重大需求。他清晰地規劃了未來的兩大重點：“一是高價值的成果轉化，二是探索更多從0到1的科學問題。”
他傾注了大量心力的“光量子顯示技術”，正是這一理念的完美體現。“高價值轉化，是科研成果重大價值的呈現方式之一。”胡文平堅信，一項技術無論多么先進，最終都要接受市場的檢驗。
然而，轉化之路，道阻且長。盡管團隊的研究成果已然獲得國家自然科學獎的肯定，但將論文和專利變為產品，是另一場艱苦的跋涉。“直到最近，才開始有企業界的資金注入。在此之前，我們完全依靠國家基礎研究項目和學校的支持。”胡文平坦言，當企業家們能“看得見、摸得著”實驗室的實物樣機后，才會真正下注入場。
為此，團隊已在天開高教科創園成立了名為“光芯量顯”的公司，全力推進“光量子顯示技術”的產業化。“我們計劃是先要做出兩類樣機：一個是大屏，充分展現超高清、超透明優勢；另一個是小屏，接近手機尺寸。”胡文平透露，團隊的目標是在兩到三年時間內推出能走入日常生活的消費級產品。
他滿懷信心地表示，依托全球顯示面板的廣大市場，以及國家對新型顯示的持續布局，光量子顯示有望成為我國引領下一代顯示技術的關鍵突破口。“未來這一產業的國際市場規模有望達千億級。”胡文平強調說。
榮譽歸于集體 未來始于足下
回顧近30年的科研旅程，胡文平的成功，源于導師朱道本院士、劉云圻院士當年的高瞻遠矚，為他指明了這片“水草豐美”的研究方向；源于他對“堅持”二字的深刻理解和身體力行；更源于他將個人興趣與國家需求緊密結合的初心。
“我從1996年開始從事這個領域的研究，至今已近30個年頭。我最深的一個體會就是‘堅持’。”這是他對自己科研生涯的總結，也是他傳遞給每一位學生的核心精神，“我曾對學生說，人的智商99.99%都差不多，關鍵在于你付出多少、努力多少。”
胡文平從33歲起擔任博士生導師，帶過的研究生近百人，培養出國家級領軍人才7人次，國家級青年人才23人次。他風趣地說，年輕時帶的學生和自己差不了幾歲，如同兄弟姐妹；現在的學生年紀和自己女兒差不多大，更像是孩子。時間為他增添了更多的溫情，而他對科研的赤誠、對學生的責任，卻始終如一。
面對院士這項至高榮譽，胡文平的回應謙遜而充滿感恩。“這無疑是一種榮譽，更是對我個人科研事業、對我們團隊以及學校科研工作的一種肯定。”他特別強調，“中國科學院和天津大學培養了我，我對此心懷感恩。”在天津大學的12年，是他科研生涯中成果最為豐碩的時期，許多核心突破，包括“光量子顯示技術”這一原創成果，都誕生于此。
當選院士后，他的工作和生活節奏并未改變，依然按照既定的安排和學校的日程向前推進。變化的只是肩頭更重的責任感和使命感。他將繼續帶領團隊，一方面在“有機集成電路”的宏偉藍圖下，深入探索那些從0到1的科學問題，完善整個產業技術體系；另一方面，則要傾注更多心血，推動像光量子顯示這樣的高價值成果更快、更好地轉化為現實生產力，服務國家與社會。
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