中國科學家給稀土穿上“能量轉換外衣”

來源：中國新聞網

記者：曾玥

記者20日從清華大學獲悉，該校深圳國際研究生院副教授韓三陽團隊與黑龍江大學教授許輝、韓春苗團隊和新加坡國立大學教授劉小鋼團隊聯合發表最新研究成果，為稀土納米晶設計并穿上“能量轉換外衣”，使能量可高效傳遞給稀土納米晶的有機分子界面，在解決電致發光器件的研究和應用難題方面取得新突破。

當日，上述研究成果以“捕獲電生激子實現可調諧的稀土納米晶電致發光”為題，在線發表于國際學術期刊《自然》。

清華大學深圳國際研究生院副教授韓三陽（左）與其學生張鵬正在進行實驗。（清華大學供圖）

稀土納米晶具有發光顏色可調、發光譜線窄、發光穩定性高等先天優勢，通過調控納米晶內部摻雜離子組分可使該材料體系實現廣色域的多色發光，故被認為是電致發光材料的“潛力股”。然而稀土材料的絕緣特性使電流難以注入其中并實現傳輸，因此，稀土納米晶也被稱為發光材料中的“絕緣寶石”，這一“電流驅動”的瓶頸阻礙了稀土材料在現代光電技術中的研究和應用。

針對上述難題，韓三陽團隊與許輝、韓春苗團隊和劉小鋼團隊聯合攻關，創新性地通過表面修飾為稀土納米晶穿上“能量轉換外衣”，采用有機—無機雜化策略精確調控能級結構，借助配體工程將激子能量高效分配給鑭系離子發光體，成功解決了電致發光中激子產生、輸運和注入的核心難題，實現了高色純度、光譜可調的高效電致發光。

“這項成果的意義在于，我們不僅讓稀土材料‘通上了電’，更打開了其在現代光電技術中應用的大門?！表n三陽介紹，多個實驗結果顯示，該成果在多種波段電致發光方面具備潛力，特別是在高分辨率、寬色域顯示以及近紅外技術中，無需大幅改動器件結構，僅通過調控稀土離子即可實現多色發光。

據悉，這項成果不僅將推動稀土發光在柔性顯示、近紅外器件等領域的應用，未來還有望進一步應用到人體健康監測、無創檢測以及開拓農作物補光技術等場景中。