“我们避免了将电荷直接注入绝缘纳米晶体的死胡同，而是使用有机分子作为‘能量中转站’，将电激发产生的能量有效地传递到稀土发光中心，”该论文的通讯作者、黑龙江大学的徐辉教授告诉 DeepTech。这是镧系元素掺杂纳米晶在电致发光领域长期以来面临的主要障碍。也就是说，该材料本身绝缘性很强，很难注入电荷，因此其在器件上的应用一直受到限制。近日，黑龙江大学徐辉教授、韩春苗教授团队、清华大学深圳国际学院韩三阳教授团队、香港大学王峰教授团队、新加坡国立大学刘晓刚教授团队等提出了一种有机-无机杂化材料。策略。通过界面分子的精确设计，我们实现了绝缘镧系纳米晶高效、光谱可调的直流电致发光，为材料在电场驱动下从“非发射”到“发射”的高效电致发光提供了新思路。利用该技术制备的Tb3+绿色电致发光器件的外量子效率为5.9%，比非功能化绝缘纳米晶器件提高了76倍。电流效率为9.99 cd A⁻1，激子利用率高达88%。该策略对各种成分的镧系纳米晶（例如NaGdF4）表现出良好的通用性，并且可以在不改变器件结构的情况下实现附近的多色和红外发射。通过简单地调整纳米晶体中掺杂的稀土离子（Eu3⁺、Nd3⁺等），研究团队能够控制发射颜色从绿光到暖白光和近红外光。完全相同的器件结构，同时保持高效率。 “这意味着未来的显示设备将不再需要为每种颜色重新设计结构，可能会显着降低工艺成本，”徐辉说。北京时间11月20日，相关论文发表在《Nature》杂志上[1]，标题为“Electron-generating excitons for tunable lanthanide electroluminescent”。图丨相关文章（来源：Nature）聪明人方向转变：从“难以接近的电荷”到“能量收集器”，稀土掺杂纳米晶具有颜色纯、稳定性高、能级丰富的优点，其中稀土离子的发光特性尤为独特。然而，构成这些纳米晶体的氧化物和氟化物本质上是绝缘的，难以注入电荷，这使得传统器件结构几乎不可能克服它们。 “如果你试图用干木头作为电线，这是做不到的韩桑彦解释道：“该研究团队没有走传统的‘有线电荷’路线，而是利用发光有机体系的激子机制，设计了一种更自然的能量转移方法。他们设计并合成了一系列芳基膦氧基羧酸衍生物作为配体，这种分子牢固地附着在长约4纳米的纳米晶表面，就像一个贯穿其羧基的“锚”。当施加电压时，有机配体首先捕获电子和空穴形成激子，然后通过超快系间窜越，将能量高效地转移到纳米晶体内部的镧系离子，完成发光（来源：Nature）“其中，咔唑修饰的氧化膦（CzPPOA）表现出最好的性能。它就像一个“能量收集器”，将电子和空穴结合起来形成激子，传输“将环三重态能量转化为纳米晶中的镧系离子，效率高达96.7%。”韩春苗介绍道。韩三阳用一个比喻总结道，“看门人”（有机配体）不是强行把“产品”（价格）搬到“禁楼”（绝缘纳米晶），而是在门口签下“送货单”（激子能），将消息传递给“居民” （稀土离子）最后发出的光芒是那些收到“通知”的人的反应。未来之路：从实验室到工业应用 稀土纳米晶本身是绝缘材料，在电场条件下不能形成激子。这项研究结合了有机和无机材料的功能优势，通过有机材料中的电致激子驱动无机稀土纳米晶，实现了0到1的突破。我做到了。该研究范式为新型功能材料的开发提供了新思路将来。从光电材料研究的角度来看，稀土纳米晶重构了光电材料发展过程中对材料性能的要求，颠覆了传统智慧。预计这种多系统和多系统集成的增长趋势将在迄今为止一直受到技术障碍和瓶颈影响的研究方向上取得进展。这种材料不仅在超高分辨率8K显示器中表现明显优于其他类型的电致发光材料，而且由于其发射覆盖了可见光和近红外区域，特别是第二近红外区域和更长的波段，因此具有优势。因此，有望在高清显示、生物医学、光通信等领域得到应用。图丨有机-无机杂化体系电致发光器件（来源：Nature）作为这项研究的起点，刘晓刚指出，研究团队早在2011年就提出了这样的想法，虽然在当时看来很新鲜，但也承载了很多不确定性和挑战。 “在徐辉和韩三阳的早期实验中，我们只能看到几乎看不见的光点，而且效率很低，很难测量。但我们没有放弃。14年来，我们一起努力，多次尝试，慢慢积累经验，终于找到了一些可行的方法，让我们证实了这种材料与电致发光之间建立联系的可能性。”他顿了顿，说道：“我们今天看到的光不仅来自于设备本身，也来自于我们多年来的努力和彼此的努力。有了我们的支持和我们永不放弃的信念，即使是看似不发光的材料，只要我们愿意继续努力，有一天也会‘发光’。”尽管该技术展现出巨大的潜力，但研究团队坦言，从进展、实验室到成熟的工业应用还有很长的路要走。未来，我们计划沿着两条路线前进。有机——深入研究无机界面激子动力学的微观机制，并将其扩展到更多的镧系离子和纳米晶体系，覆盖从近紫外、可见光到近红外的整个光谱范围，挖掘其在诸如其次，公司将与业界共同探索在宽色域显示、近红外通信、生物成像等领域的应用。
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