材料科学领域长期存在一个经典难题：刚性材料易碎，柔性材料则难以保持优异的电学和光学性能；特别是在半导体领域，卓越的电学、光学特性往往与机械脆性相伴随，如同鱼与熊掌难以兼得。此矛盾制约了柔性电子技术的发展，成为业界亟待突破的瓶颈。 十多年前，一个看似"失败"的实验意外打开了新的科学之门。2013年，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员史迅、院士陈立东团队在进行热电半导体材料研究时，一名研究生发现某种常规热电陶瓷材料异常坚硬，无论如何砸打摔打都无法破碎。这本应是个令人沮丧的技术障碍，因为材料无法粉碎就无法进行后续的烧结研究。面对这一困境，大多数研究人员会选择更换材料以保证科研进度。但史迅对这一反常现象产生了浓厚兴趣。他意识到，常规陶瓷材料应该是脆的，为什么这个材料表现出如此不同的力学行为？这个疑问驱使他与陈立东深入探讨，决定将这个"副业"方向作为新的研究课题。 当时，柔性电子技术正引起全球广泛关注，被普遍认为有望引发电子技术革命。然而，无机非金属材料尤其是半导体均为脆性材料，在大弯曲、大变形和拉伸状况下极易断裂失效。而有机半导体虽然具有柔性，但电学性能可调范围有限，无法满足现代半导体工业的需求。这一矛盾使得塑性无机半导体的发现具有重大科学价值。 研究过程并非一帆风顺。在随后的数年里，研究团队对这一材料的力学特性展开了深入探索，但进展缓慢。两名研究生因长期未见成果而相继转向其他研究方向。然而史迅始终没有放弃，在热电材料研究频出成果的同时，他坚持推进这一方向的研究。随着新一批学生的加入，研究逐渐深入，团队最终解析清楚了这一"顽固"材料的秘密。 2018年，团队在国际顶级期刊《自然-材料》上发表成果，宣布发现首个可弯曲拉伸的无机半导体材料硫化银（α-Ag2S）。两年后，团队又在《科学》杂志发表重要发现，证实硒化铟（InSe）单晶材料同样具有这一特性，甚至可以折叠成纸飞机的形状。这两种材料在块体形态下表现出类似金属的良好塑性，最大压缩应变接近80%，弯曲应变超过20%，拉伸应变超过15%。这些突破性发现打破了金属与无机非金属材料的传统性能边界，开辟了塑性无机半导体这一全新研究方向。 发现特例只是第一步，更大的挑战在于理论化和系统化。团队随即提出了一个关键问题：Ag2S和InSe是特例，还是代表着一类未被发掘的材料家族？能否主动预测和寻找新的塑性半导体材料？为此，团队创造性地建立了塑性变形因子理论模型，综合考虑了三个关键参数：衡量抗开裂能力的"解理能"、决定滑移难易的"滑移能垒"以及反映材料刚度的"杨氏模量"。这三个参数如同材料的"塑性体检报告"，能够快速评估材料的塑性潜能。 有了理论工具，团队借助高通量计算技术开启了大规模筛选，建立了自动化计算流程，从数千种材料中系统地寻找具有塑性潜能的无机半导体。这一方法论的建立实现了从"一枝独秀"到"百花齐放"的转变，使得塑性无机半导体从个案发现上升为可预测、可设计的材料体系。 团队的研究成果已初步开展产业应用研究，在柔性热电器件、可弯曲光电器件等领域显示出广阔的应用前景。这些材料的发现为下一代柔性电子器件、可穿戴设备、柔性显示屏等新兴产业提供了全新的材料基础。近日，史迅团队因"塑性无机半导体"系列原始创新荣获2025年度中国科学院杰出科技成就奖基础研究奖，充分反映了这一成果的重要意义。
从一次"怎么也砸不碎"的异常现象出发，到提出可推广的理论模型并迈向应用探索，此历程映照出基础研究的价值：真正的突破往往来自对反常现象的敏锐捕捉与长期坚守。面向新一轮科技和产业变革，唯有持续推进原始创新、加强交叉协同、完善从发现到转化的机制，才能让更多"破界之材"转化为支撑高质量发展的现实生产力。