清华大学深圳国际研究生院韩三阳副教授团队与合作者，为稀土纳米晶设计了一件独特的“能量转换外衣”，将能量高效传递给稀土纳米晶的有机分子界面，为解决电致发光器件中的研究和应用难题带来了新的突破口。北京时间11月20日零时，该项成果以“捕获电生激子实现可调谐的稀土纳米晶电致发光”为题，在线发表于《自然》（Nature）期刊。这是清华深圳国际研究生院今年发表的第5篇《自然》成果。
稀土纳米晶是发光材料中的“绝缘宝石”，虽具有巨大的发光潜力，却因自身局限无法被电流直接“点亮”，成为其实现光电技术产业化应用的根本瓶颈。“就像人在‘穿着棉袄跑步’。”韩三阳解释道，稀土材料的绝缘特性使电流难以注入和传输其中，因此其无法像半导体材料那样被电流直接高效点亮。这个“电流驱动”的根本瓶颈始终难以突破，严重阻碍了稀土材料在现代光电技术中的研究和应用。
针对这一根本性难题，韩三阳团队与黑龙江大学许辉、韩春苗教授团队、新加坡国立大学刘小钢院士团队联合攻关，创新性地通过表面修饰为镧系掺杂纳米晶穿上“能量转换外衣”，采用有机－无机杂化策略，精确调控能级结构，借助配体工程将激子能量高效分配给镧系离子发光体，成功解决了电致发光中激子产生、输运和注入的核心难题，实现了高色纯度、光谱可调的高效电致发光。
图说：共同通讯作者韩三阳（左）与其学生、共同一作张鹏
“这项成果的意义在于，我们不仅让稀土材料‘通上了电’，更打开了其在现代光电技术中应用的大门。”韩三阳介绍道，多个实验结果显示，这种配体功能化纳米晶体平台在多种波段电致发光方面具备潜力，特别是在高分辨率、宽色域显示以及近红外技术中，无需大幅改动器件结构，仅通过调控稀土离子，即可实现多色发光。
这项成果不仅能助力推动稀土发光在柔性显示、近红外器件等领域的应用，突破国产光电技术，未来有望进一步应用到人体健康监测、无创检测，乃至开拓农作物补光技术等场景中。
供图/清华大学
文/北京青年报记者 雷嘉
编辑/李涛
