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。

论文第一作者谭静从师兄手中接过课题时，器件信号仍微弱难测。她迎难而上，历经一个多月的反复调试，在无数次“调整-测试-失败”的循环中积累经验。直到那个下午，一束纯净明亮的绿光稳定亮起，所有疲惫瞬间消散。科研最珍贵的是经历无数次失败后依然坚信“那束光”一定存在的勇气。

论文评审过程中，面对审稿人提出的质疑，团队通过周密精巧的实验设计证明这一差异源于电致与光致不同的物理过程。团队还进一步实现了纳米晶的近红外电致发光，在更大光谱范围内验证了这一策略的普适性与应用潜力。

历经淬炼，终见锋芒。基于该策略的电致发光器件性能实现数量级的飞跃。团队制备的绿色电致发光器件，其外量子效率达到5.9%，比未功能化的纳米晶器件提升了76倍。更令人惊叹的是，无需改变器件结构，仅通过调整纳米晶中掺杂的稀土离子，就能在同一器件上实现从绿色、暖白色到近红外光的连续、精准调控。这意味着未来的显示器件可能不需要为每一种颜色都重新设计复杂的结构，为简化工艺、降低成本打开了全新的想象空间。

这项成果的意义远不止于“让一类材料电致发光”。它打破了“绝缘体无法电致发光”的传统认知，为整个光电材料家族开辟了新的方向。更重要的是，它展示了一种新的科学研究范式。通过巧妙的复合技术，可以把不同类型材料的功能集成到一个系统里，取长补短，实现性能的最优化。这种新的研究范式可以推广到能源、生物、医药等多个领域。

回首十四年征程，从最初那一点微光，到如今《Nature》期刊的突破，支撑团队的是对科学的信念与不懈的坚持。连接“绝缘小岛”与光电世界的桥梁已然建成。团队将继续向着更亮、更高效、更稳定的目标进军，推动该技术在未来显示、生物医学成像、可穿戴设备等领域的应用，将“科技之光”转化为推动社会经济发展的“产业之光”。