黑龍江大學(xué)首篇《Nature》誕生絕緣體發(fā)光新突破

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2025-11-21 08:38:39 百家號

黑龍江大學(xué)首篇《Nature》誕生絕緣體發(fā)光新突破！稀土納米晶，像大海中的一座“絕緣小島”，唯有光能飛躍“天塹”，激發(fā)其絢麗多彩的光芒，電卻無路可達(dá)。黑龍江大學(xué)許輝教授團(tuán)隊與合作者在“小島”周圍架起無數(shù)有機(jī)“光電橋梁”，使天塹變通途，讓“電激發(fā)絕緣體發(fā)光”的不可能變?yōu)榭赡堋?/p>

2025年11月20日，這項歷經(jīng)十四年的研究成果以“捕獲電生激子實現(xiàn)可調(diào)諧的鑭系納米晶電致發(fā)光”為題，在線發(fā)表于國際頂級期刊《Nature》。這是黑龍江大學(xué)首篇《Nature》論文，也是黑龍江省化學(xué)學(xué)科首篇《Nature》論文。

時間回溯到2011年，當(dāng)時在新加坡國立大學(xué)從事博士后研究的許輝教授萌生了一個大膽的念頭：“能不能讓稀土納米晶產(chǎn)生電致發(fā)光？”這個想法看似異想天開，因為稀土納米晶雖然色純度高、穩(wěn)定性好、寬色域可調(diào)，但天生絕緣，導(dǎo)致電荷無法注入。這成為一道世界性的難題。

面對這道難題，傳統(tǒng)思路是“硬闖”——試圖將電荷強(qiáng)行注入納米晶內(nèi)部，但這被證明行不通。許輝教授、韓春苗教授與韓三陽副教授等組成的跨校團(tuán)隊另辟蹊徑，借鑒自然界“光合作用”的智慧，在稀土納米晶表面架起了無數(shù)座精巧的“有機(jī)光電橋梁”。這些有機(jī)配體對于納米晶就像葉綠素對于植物，通過光合作用先把光能儲存到營養(yǎng)物質(zhì)中，再供給植物生長。篩選出的最佳分子CzPPOA，捕獲電激發(fā)產(chǎn)生能量的效率接近100%，傳遞能量的效率同樣高達(dá)96.7%，實現(xiàn)了能量的精準(zhǔn)遞送。

自許輝教授2013年回國，到韓春苗教授2018年再赴新加坡國立大學(xué)接續(xù)研究，三支團(tuán)隊始終緊密協(xié)作，不斷深化對課題的理解。十四年間，他們投入大量時間與精力，持續(xù)積累、不斷試錯，克服重重困難，最終實現(xiàn)了基于絕緣稀土納米晶的高效電致發(fā)光器件。最初做出來的器件只能在暗室里看到一絲微光，但這微弱的光成了團(tuán)隊堅持下去的信念之火。為了找到最優(yōu)秀的有機(jī)配體，他們遴選了上百種分子，在一次次失敗中積累經(jīng)驗。為了合成出最完美的稀土納米晶，他們在尺寸、摻雜濃度上追求極致，力求精確到原子級別的調(diào)控。在器件優(yōu)化階段，他們進(jìn)行了成千上萬次實驗，反復(fù)調(diào)整結(jié)構(gòu)，尋找最優(yōu)組合。

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