黑龙江大学首篇《Nature》诞生绝缘体发光新突破

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2025-11-21 08:38:39 百家号

黑龙江大学首篇《Nature》诞生绝缘体发光新突破！稀土纳米晶，像大海中的一座“绝缘小岛”，唯有光能飞跃“天堑”，激发其绚丽多彩的光芒，电却无路可达。黑龙江大学许辉教授团队与合作者在“小岛”周围架起无数有机“光电桥梁”，使天堑变通途，让“电激发绝缘体发光”的不可能变为可能。

2025年11月20日，这项历经十四年的研究成果以“捕获电生激子实现可调谐的镧系纳米晶电致发光”为题，在线发表于国际顶级期刊《Nature》。这是黑龙江大学首篇《Nature》论文，也是黑龙江省化学学科首篇《Nature》论文。

时间回溯到2011年，当时在新加坡国立大学从事博士后研究的许辉教授萌生了一个大胆的念头：“能不能让稀土纳米晶产生电致发光？”这个想法看似异想天开，因为稀土纳米晶虽然色纯度高、稳定性好、宽色域可调，但天生绝缘，导致电荷无法注入。这成为一道世界性的难题。

面对这道难题，传统思路是“硬闯”——试图将电荷强行注入纳米晶内部，但这被证明行不通。许辉教授、韩春苗教授与韩三阳副教授等组成的跨校团队另辟蹊径，借鉴自然界“光合作用”的智慧，在稀土纳米晶表面架起了无数座精巧的“有机光电桥梁”。这些有机配体对于纳米晶就像叶绿素对于植物，通过光合作用先把光能储存到营养物质中，再供给植物生长。筛选出的最佳分子CzPPOA，捕获电激发产生能量的效率接近100%，传递能量的效率同样高达96.7%，实现了能量的精准递送。

自许辉教授2013年回国，到韩春苗教授2018年再赴新加坡国立大学接续研究，三支团队始终紧密协作，不断深化对课题的理解。十四年间，他们投入大量时间与精力，持续积累、不断试错，克服重重困难，最终实现了基于绝缘稀土纳米晶的高效电致发光器件。最初做出来的器件只能在暗室里看到一丝微光，但这微弱的光成了团队坚持下去的信念之火。为了找到最优秀的有机配体，他们遴选了上百种分子，在一次次失败中积累经验。为了合成出最完美的稀土纳米晶，他们在尺寸、掺杂浓度上追求极致，力求精确到原子级别的调控。在器件优化阶段，他们进行了成千上万次实验，反复调整结构，寻找最优组合。

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