我國(guó)稀土研究取得新突破 解決電致發(fā)光關(guān)鍵難題 開(kāi)啟光電技術(shù)新篇章！稀土納米晶被譽(yù)為發(fā)光材料中的“絕緣寶石”，盡管擁有巨大的發(fā)光潛力，但由于其自身局限性，無(wú)法直接通過(guò)電流點(diǎn)亮，這成為其實(shí)現(xiàn)光電技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵障礙。近日，清華大學(xué)韓三陽(yáng)副教授團(tuán)隊(duì)與合作者為稀土納米晶設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的“能量轉(zhuǎn)換外衣”，將能量高效傳遞給稀土納米晶的有機(jī)分子界面，為解決電致發(fā)光器件的研究和應(yīng)用難題提供了新的突破口。相關(guān)研究成果已在國(guó)際期刊《自然》在線發(fā)表。

稀土納米晶具備發(fā)光顏色可調(diào)、發(fā)光譜線窄、發(fā)光穩(wěn)定性高等優(yōu)勢(shì)，通過(guò)調(diào)控納米晶內(nèi)部摻雜離子組分，可以實(shí)現(xiàn)廣色域的多色發(fā)光，一直被視為電致發(fā)光材料的重要候選者。電致發(fā)光能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換為光能，是現(xiàn)代顯示技術(shù)和照明技術(shù)的基礎(chǔ)。稀土發(fā)光材料因高亮度、長(zhǎng)壽命和出色的色彩表現(xiàn)，在20世紀(jì)的節(jié)能燈和陰極射線顯像管等間接激發(fā)應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。然而，進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著發(fā)光二極管（LED）和有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）等直流電致發(fā)光器件的興起，絕緣特性的稀土材料在這些新技術(shù)中遇到了難以逾越的瓶頸。

韓三陽(yáng)解釋說(shuō)：“稀土材料的絕緣特性使電流難以注入和傳輸其中，因此無(wú)法像半導(dǎo)體材料那樣被電流直接高效點(diǎn)亮。”雖然科研人員在提升光致發(fā)光效率方面取得了顯著進(jìn)展，但這一根本問(wèn)題始終未能得到有效解決，嚴(yán)重阻礙了稀土材料在現(xiàn)代光電技術(shù)中的研究和應(yīng)用。

為此，韓三陽(yáng)副教授團(tuán)隊(duì)與黑龍江大學(xué)許輝、韓春苗教授團(tuán)隊(duì)以及新加坡國(guó)立大學(xué)劉小鋼教授團(tuán)隊(duì)合作，創(chuàng)新性地通過(guò)表面修飾為稀土納米晶穿上“能量轉(zhuǎn)換外衣”。他們采用有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化策略，精確調(diào)控能級(jí)結(jié)構(gòu)，并借助配體工程將激子能量高效分配給鑭系離子發(fā)光體，成功解決了電致發(fā)光中激子產(chǎn)生、輸運(yùn)和注入的核心難題，實(shí)現(xiàn)了高色純度、光譜可調(diào)的高效電致發(fā)光。

韓三陽(yáng)表示，這項(xiàng)成果不僅讓稀土材料“通上了電”，還為其在現(xiàn)代光電技術(shù)中的廣泛應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這種配體功能化納米晶體平臺(tái)在多種波段電致發(fā)光方面具有潛力，特別是在高分辨率、寬色域顯示及近紅外技術(shù)中，只需通過(guò)調(diào)控稀土離子即可實(shí)現(xiàn)多色發(fā)光。未來(lái)，這項(xiàng)成果還有望應(yīng)用于人體健康監(jiān)測(cè)、無(wú)創(chuàng)檢測(cè)，甚至農(nóng)作物補(bǔ)光技術(shù)等領(lǐng)域。