29歲回清華任教，諾獎得主的“中國弟子”開創量子點光譜技術新應用
2023年諾貝爾化學獎得主、美國麻省理工學院教授Moungi G. Bawendi
隨著今年諾獎的三大自然科學獎全部揭曉，更多與“中國淵源”的故事正不斷釋出。
10月4日，瑞典皇家科學院宣布，將2023年諾貝爾化學獎授予三位量子點領域科學家：美國麻省理工學院化學教授蒙吉·巴文迪（Moungi G. Bawendi），美國哥倫比亞大學化學系教授路易斯·布魯斯 (Louis E. Brus)，以及俄羅斯裔物理學家阿列克謝·埃基莫夫(Alexei I. Ekimov)，以表彰他們“對量子點的發現與合成”做出的貢獻。
在這其中，巴文迪和布魯斯二人曾是學生與導師之間的關系。1988年，巴文迪在布魯斯教授的實驗室開始博士后培訓，結束了哥倫比亞大學的博士后生涯，他又進入麻省理工學院化學系，并延續布魯斯的研究方向，最終因創造出更高質量的納米粒子獲2023年諾貝爾化學獎。
諾獎會后采訪中，巴文迪稱與導師一起獲獎是“難以置信的榮幸”，并直言布魯斯教會了他很多東西，而且夸贊布魯斯是一個卓越的學者，他正努力模仿導師的各個方面——“三人行，必有我師”。
實際上，作為量子點領域開拓研究和產業化的重要人物，巴文迪教授一直被認為是諾貝爾化學獎的有力候選人，不僅因為技術成果足夠創新、能實現規模化生產，而且巴文迪領導的課題組持續培養了數十位量子點材料及應用研究等領域優秀的年輕科學家，包括中國學者。
清華大學電子工程系博導、芯視界（北京）科技有限公司創始人兼首席科學家鮑捷正是出自巴文迪教授這個團隊。
10月6日，鮑捷對鈦媒體App表示，導師巴文迪教授能獲得今年的諾獎，他感到十分激動和高興。諾獎評審非常嚴謹，獲獎是對量子點技術的原創性、影響力、未來潛力的高度認可。鮑捷認為巴文迪教授幾十年來對量子點領域做出了卓越貢獻，也被譽為“量子點合成之父”，這次獲獎是實至名歸。對巴文迪教授把自己帶入量子點這個研究領域，給了自己難得的學習機會，廣闊的學術探索空間和環境，感到由衷地慶幸和感激。這次量子點技術獲獎，相信會更加堅定行業發展信心，對行業發展有更大的推動作用。
早在2010年，鮑捷在美國麻省理工學院（MIT）做博士后研究，師從巴文迪教授，自此開始深入研究量子點。在此之前，鮑捷于2006年畢業于清華大學化學系，博士階段深造于美國布朗大學，4年內研究過材料、化學、物理、光學等多個專業。
鮑捷（右一）和巴文迪教授（右五）及其他課題組成員于2013年在滑雪聚會中的合影照（來源：來自巴文迪課題組主頁）
當時在學術界，量子點研究已經進入到“啃硬骨頭”的應用研究階段。然而，鮑捷另辟蹊徑，提出了量子點光譜技術原理，發明了量子點光譜傳感技術。
2015年7月，鮑捷和巴文迪教授共同在英國《Nature》(自然）雜志上發表論文《基于膠體量子點納米材料的光譜儀》，首次公布量子點光譜傳感技術，該成果當時引起學界熱議，它打破國際光譜傳感技術數十年來發展的瓶頸，開創光譜儀微型化的新世界。
鮑捷是該論文的唯一的第一作者和通訊作者。
2015年，鮑捷和導師Moungi G. Bawendi教授共同在《自然》上發表論文
事實上，光譜技術是指通過采集光譜信息來分析物質性質，可廣泛應用于環境監測、食品質量檢測、醫學診斷等多個領域。傳統光譜儀體積大且不便攜，鮑捷則使用量子點代替光柵、棱鏡等元器件，將不同種類的量子點集成在一張薄膜，創新設計了一種只有硬幣大小、能辨別1nm光譜的儀器，并可作為元器件集成在多種終端產品形態上，猶如給機器裝上看透物質的“眼睛”。
論文發表之前的2013年，29歲的鮑捷就從美國MIT學成全職歸國任教，在清華大學電子工程系擔任博士生導師。而且，鮑捷還于2016年創立了芯視界，以推動量子點光譜傳感技術走出實驗室，普及到人們的日常生活中。截至目前，公司投資方包括真格基金、真成投資、招商局創投、銀潤資本、龍門投資、元昊投資、遠東宏信等多家機構。
鮑捷表示，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，正是由于這一獨特性，讓它成為用來辨別物質顏色或光譜的絕佳材選。
目前，鮑捷團隊已研發并量產了全球首款高性能量子點光譜傳感芯片和光譜圖像傳感芯片，內置光譜儀當中。與傳統光譜儀相比，芯視界的光譜儀體積縮小數千倍，價格降低幾個數量級，并具有高光通量、高集成度、低成本、高性能等優勢，其終端產品已應用于近20個省市的地表水和排水管網的水質監測場景中，實現技術的應用落地。
數據顯示，與傳統的水質監測方式相比，芯視界產品可縮減超90%的時間成本，現在只需不到三個小時就能找到污染源頭，并節省70%的工程成本、近30%的治理成本，大幅提高運行效率，為城市水環境智慧化管理提供關鍵技術支持。2022年8月，芯視界入選國家級第四批專精特新“小巨人”企業。
清華大學電子工程系博導、芯視界公司創始人兼首席科學家 鮑捷
清華大學方面曾在多個報道中表示，鮑捷打破常規思維，以超然的研究視角“蹚”出了一條新路。而憑借光譜傳感技術，鮑捷想要留在美國任教絕非難事。但是在接到清華的邀請后，鮑捷還是堅定地回到了祖國，回到了母校。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。
事實上，如今，中國科學界正在迫近“亞當斯時刻”——指的是美國化學家羅杰·亞當斯赴德國留學后，回國在美國本土培養化學人才。隨后，“亞當斯時刻”就成為美國化學走向自主發展并日趨卓越的標志。
而自2010年以來，每一年的新科諾獎得主中，總會出現與中國科學界的交集。例如，2022年諾貝爾物理學獎得主之一的安東·塞林格，是中國科學院院士潘建偉院士的博士生導師；2022年諾貝爾生理學或醫學獎得主斯萬特·帕博，培養出中國科學院博士、古基因組研究領域學者付巧妹。
因此，多個“諾獎得主的中國淵源故事”背后折射出，很多中國頂級科學家都曾有過美國留學經歷。
近日，普林斯頓大學當代中國中心和哈佛大學等美國高校團隊聯合發表的一篇報告統計顯示，2019年-2021年間，有3878名華人科學家離開美國科研機構，回到中國開展研究。
鮑捷提到，團隊還計劃將量子點光譜技術應用于健康醫療、農業食品、工業機器視覺以及消費電子等領域，目前已研發出首個基于量子點光譜技術的呼吸式醫學檢測設備。
當前在環境、水利、水務、醫療等方向上，量子點光譜技術已逐步成為工農業自動化產線檢測、智慧城市監測、身體健康遠程或隨身在線監測等方面的重要傳感器。
“我們推動并期待未來5到10年，量子點光譜傳感技術逐漸浸入到生產生活的方方面面。”鮑捷對鈦媒體App表示。
（作者｜林志佳）
