清華大學博導鮑捷：將量子點和光譜儀成功結合

　　將來的一天，只要拿著手機輕輕一掃，就能知道想買的蘋果是酸還是甜，喝的牛奶安不安全，食用的油是不是地溝油；戴上智能手表就能檢測皮膚血氧含量，也可以檢測是否罹患皮膚癌等疾病……

　　這不是天方夜譚，只需一個小小的量子點光譜儀就可輕松搞定。而研發這一“神器”的，正是清華大學電子工程系副教授、博士生導師鮑捷。

　　2013年底從美國麻省理工學院（MIT）學成歸國的鮑捷，是學生眼中“最帥的導師”。作為“青年千人計劃”學者，鮑捷以學報國，在光譜儀研發領域采擷了最亮的那顆星，成功研發量子點光譜儀，宣告全民光譜照相時代的到來。

　　量子點光譜儀“驚艷”世界

　　2015年7月，一篇名為《基于膠體量子點納米材料的光譜儀》的論文在《自然》雜志上發表，學界因之轟動。“這是人們第一次在光譜儀中使用量子點”“科學領域上最重要的科研工具之一現在適合于你的手機”……國外媒體的紛紛點贊，顯示出量子點光譜儀的非同尋常。

　　論文的第一作者正是鮑捷。同期《自然》雜志還刊登了美國西北太平洋國家實驗室科學家的專題評論文章，文章說“這種優雅地將納米技術與數碼相機影像傳感器集成的方法克服了多種現有技術所面臨的困難”“將來，我們可能會看到微小的、高分辨率的量子點光譜儀在太空任務或家居智能傳感器和物聯網中被應用”……

　　量子點光譜儀的橫空出世，是量子點和光譜儀的首次成功結合，開辟了人類使用納米材料的新方向，具有里程碑意義。

　　光譜是物質的一種“指紋”，是其與生俱來的“身份證”，而作為分辨光波的神奇“眼睛”，光譜儀能準確測量物質“指紋”，從而“一眼洞穿”其化學成分和相對含量。然而，傳統光譜儀受光柵分光的物理原理限制，在實際中難以做到小于一本字典的大小，且造價昂貴，高達數萬美元。因此，傳統光譜儀一直是實驗室的“專寵”，難以進入尋常百姓家。

　　想要改變，就必須突破。鮑捷上下求索，終于找到納米材料領域的“新貴”——量子點。量子點具有吸光特性，將其縮小至人頭發絲萬分之一尺度時，量子點的顏色就會隨尺寸改變而改變。“量子點是能在非常寬的顏色范圍內連續地獲得不同顏色的材料，基于這一獨特性，它是用來辨別物質顏色或光譜的絕佳材選。”鮑捷說。

　　量子點光譜儀利用不同量子點材料的光學性質，取代了光柵的光學過濾作用，具有新型傳感器小、巧、輕的特點。甫一問世，量子點光譜儀就“優雅地”驚艷了世界，其廣闊的應用前景也讓人充滿期待。

　　瞄準交叉領域闖新路

　　成功，從來不是偶然的。跨學科的專業背景和長時間的觀察思考，讓鮑捷有了“后發優勢”，他打破常規思維，以超然的研究視角，蹚出了一條新路。

　　本科就讀于清華大學化學系，博士階段深造于美國布朗大學，5年內學過材料、光譜等4個專業，博士后則在MIT從事飛秒激光研究，短短10余年間鮑捷在化學、生物、物理等多個學科方向游刃有余，學術視野空前開闊，最終“腦洞大開”，將量子點和光譜儀兩種本來“八竿子打不著”的東西巧妙地結合在了一起。“我們站在巨人肩膀上做科研，雖然巨人難以超越，但巨人和巨人間有可供探索的廣闊空間，交叉學科就是搭在巨人間的橋梁。”鮑捷說。

　　發現真問題，才有新突破。在美國求學時，細心的鮑捷發現很多人愛曬太陽，但紫外線太強可能誘發皮膚癌，這讓不少人飽受折磨。“要是有一個能測量不同波長紫外線含量和強度的小型光譜儀就好了。”鮑捷暗自琢磨。

　　就這樣，制作小型光譜儀的想法在鮑捷心里扎下了根，他推開一扇門，洞見了一個更遼闊的世界。

　　苦心人，天不負。量子點光譜儀終于從理念變成現實。

　　懷揣一顆報國之心

　　海外負笈，以學報國，這在鮑捷看來是水到渠成的事。

　　“他身上有老一輩科學家的影子，懷著一顆樸素的愛國心。”課題組科研助理張大偉和鮑捷接觸很多，這份情懷讓他感同身受。早在回國前，鮑捷就在量子點光譜儀的研發上獲得突破。“憑借這一顛覆性技術，他想要留在美國任教絕非難事。”張大偉說。

　　然而，鮑捷卻并沒想要留下來。當清華大學前校長2013年在美國問他是否愿意回國工作時，鮑捷沒有絲毫猶豫，滿口答應。

　　回到母校工作，實現了鮑捷的夙愿。歸國之初，實驗室只是幾間空蕩蕩的小屋，一件像樣的設備都沒有，鮑捷一一購置，慢慢搭建起了完備的實驗研究平臺。在這里，他一次次地試驗，成功研制出了量子點光譜儀，開了量子點和光譜儀巧妙結合的先河。現在，他又瞄準前沿領域，朝智能制造、智能傳感、智能分析等領域邁進，準備攀登新的高峰。

　　“不要把自己局限在一個領域，做研究眼界一定要寬。”這是鮑捷常對學生說的一句話。他鼓勵學生廣泛涉獵，并注重培養他們的自主科研能力。

　　鮑捷對學生嚴格，“在算法精度上，別人能做到的，你們也要做到”；但他也很寬和，“我們實驗室從不打卡，鮑老師不會強迫我們，如果狀態不好，出去玩一天他也不介意。”博士研究生李思敏說。

　　實驗室的一面墻上，貼著鮑捷跟學生們的不少合影。照片上，他總是站在最外側，也像個學生一樣，笑得燦爛。

　　創新，需植根于腳下土壤

　　鮑 捷

　　《 人民日報 》（ 2017年08月28日 06 版）

　　“科學沒有國界，但科學家有自己的祖國。”今天，中國正行進在實現中華民族偉大復興中國夢的道路上，對人才的渴求前所未有，對人才的重視也前所未有，這為廣大知識分子提供了難得的實現理想、報效國家的良機；同時，“千人計劃”“萬人計劃”等人才計劃的相繼落地，更是為知識分子施展才華、干事創業創造了良好的平臺和有利條件。

　　遵從來自內心的呼喚，我于2013年底從美國留學歸國，回到清華大學任教。科學報國離不開科研成果，而成果的取得則要植根于腳下的土壤和實際的需求。著名科學家錢偉長說：國家的需要就是我的專業。這也啟示我們，科學家瞄準實際需求、結合國家所需做研究是最有價值和意義的，這樣才能不忘初心、行穩致遠。

　　在不斷實踐探索中我認識到，只有將國外的優秀理念和本土實際有效結合才能獲得最好結果。在科研工作中，不斷加強與國內專家團隊的合作，向本土實踐家們虛心學習，取長補短、積累經驗，這樣才能讓我們少走彎路。

　　惟創新者進，惟創新者強，惟創新者勝。國家鼓勵和支持創新，為廣大知識分子提供了無限機遇。今天，黨和國家對于創新和科技成果轉化的高度重視，以及一系列大膽的改革措施，將會免除廣大科研人才的后顧之憂，讓我國科研迎來又一個春天。