科技日报记者 朱虹
稀土纳米晶像大海中一座“绝缘小岛”，唯有光能飞跃“天堑”，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”，让天堑变通途，使得“电激发绝缘体发光”的不可能变为可能。11月20日，相关成果以“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《自然》，为光电材料领域开辟新方向。
镧系掺杂纳米晶因色纯度高、稳定性好、色域可调被称为“发光宝石”，但其天生绝缘的特性导致电荷无法注入，难以应用于平板显示等光电领域，这一困境长期困扰全球科研界。传统电荷强行注入思路屡遭失败，许辉团队联合清华大学深圳国际研究生院、新加坡国立大学等机构研究人员另辟蹊径，提出“巧建桥梁”的创新策略。
团队借鉴光合作用原理，在稀土纳米晶表面构建系列功能化有机配体作为“光电桥梁”。这些配体如同“叶绿素”，可高效捕获电激发产生的能量并精准传递至纳米晶，实现“电激发绝缘体发光”的突破。其中筛选的最佳分子CzPPOA，能量捕获效率接近100%，传递效率高达96.7%，从机制上解决了绝缘材料电致发光的核心瓶颈。
该成果展现显著性能优势：制备的绿色电致发光器件外量子效率达5.9%，较未功能化纳米晶器件提升76倍；无需改变器件结构，仅调整稀土离子掺杂种类，即可实现绿色、暖白色至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，这为简化工艺、降低成本打开了全新的想象空间。”许辉表示。
这项突破打破“绝缘体无法电致发光”的传统认知，更构建了全新研究范式——通过复合技术整合不同材料优势实现性能优化，为能源、生物、医药等领域提供科研新思路。
（受访单位供图）
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