科技日报记者 朱虹
绝缘与发光，在电致发光材料领域，曾是一对难以调和的矛盾。让绝缘材料通电并高效发光，是困扰学界多年的难题。如今，这一难题被一项突破性研究解决。黑龙江大学教授许辉带领团队，与国内外合作者历经多年攻坚，首次让绝缘的稀土纳米晶实现了高效电致发光，使“绝缘体发光”从不可能变为现实。相关成果日前在线发表于国际学术期刊《自然》。
“做科研如同登山，认准了山顶，就不能怕路远。”许辉说。这份信念，激励他和团队不断攀登科学高峰，最终“点亮”绝缘材料。
从零起步
2003年，许辉在哈尔滨工业大学完成了本科与硕士阶段的学习，随后在复旦大学攻读博士学位，将有机电致发光（OLED）材料——稀土配合物作为研究对象。“OLED材料能让屏幕自己发光。我们常用的LCD屏幕本身不发光，要靠背后的灯管照亮才能显示画面。而OLED屏幕的每个像素都是一颗微型灯泡，通电后能自己发光。同时，OLED材料更轻薄、能弯曲，现已被用在高端手机、电视上。”他说。
彼时，全球显示产业正处在爆发前夜。而许辉的研究对象——稀土配合物，凭借窄带发光、色纯度高、光谱覆盖广等优势，被业内视作下一代显示技术的核心材料之一，市场潜力巨大。
然而，这位“潜力选手”有两个致命短板：稳定性差、电致发光效率低。为解决稳定性问题，许辉利用磷氧类配体，重新构建稀土配合物。“当时，国内几乎没人研究过这类配体，我们相当于在一片空白领域探索。”许辉回忆道。研究结果令人振奋：磷氧类配体就像给稀土配合物加了一个“保护壳”，大幅提升了其在加工和使用过程中的稳定性，使它具备了工业化生产的可能。
不过，稳定性问题解决后，电致发光效率却未能达到产业化要求。此时，许辉调整研究思路，从追求提升性能，转向探究发光过程的物理机制。他系统研究配体与稀土离子在电致发光过程中的相互作用，同时设计不同结构的配体、梳理结构与性能的内在关联。
“做科研就像在迷雾中探路，方向比速度更重要。”许辉说。经过两年努力，他和团队研发出达到国际领先水平的红光稀土配合物，解决了稳定性和电致发光效率难题。
博士毕业后，国内外多家机构向许辉抛来“橄榄枝”，但他选择回到哈尔滨。“这里很安静，适合潜心做科研。同时，我很喜欢哈尔滨的文化氛围和浓浓的人情味。能在自己喜欢的地方，做自己喜欢的事，我觉得很幸福。”他说。
2006年，许辉加入黑龙江大学。当时，黑龙江省尚无学者从事有机光电研究，他再次从零起步。入职后，他的第一项任务就是搭建实验室。他和6名研究生一起，从购买螺丝、组装通风橱开始，打造实验平台。
“这段经历磨炼了团队的韧性，让我们明白，条件不足不是停下的理由，而是创新的起点。”许辉说。那些年，他每天早晨7点半就到实验室，晚上11点才离开，几乎全年无休。
凭着这股韧劲，许辉带领团队在艰苦条件下坚持探索，并取得多项突破：2017年发表学校首篇《科学》子刊论文；2021年发表黑龙江省首篇《自然·光子学》论文……
架设“桥梁”
在深耕稀土配合物的同时，许辉将目光投向了另一类具有潜力的材料——稀土纳米晶。它具备更优异的发光特性，但“天生”绝缘，电荷无法进入其内部，导致它无法被用于电致发光器件，成为领域内公认的绝缘“壁垒”。许多科研团队尝试突破，均告失败。
“既然电荷进不去，我们就把能量送进去。”许辉说。他带领团队跳出“通电发光”的传统思维，大胆提出了一个全新构想——用配体建一座“光电桥梁”，把电送进去、把光运出来。
想法极具颠覆性，但前路漫漫，充满未知。此后14年，许辉和团队走上了一条漫长的攻坚之路。“做科研就像在隧道中掘进，最开始挖的时候，眼前只有黑暗，但你必须坚信前方有光，并持续挥动镐头。”许辉常用这句话鼓舞团队。为了找到能充当“桥梁”的配体，他们筛选了200多种材料，经历了无数次失败。他们初期制备的器件，发出的光极其微弱，甚至无法被仪器检测到。“那段时间，大家都很煎熬，有人甚至想要放弃。”许辉回忆道。
迷茫之际，许辉带领团队放缓脚步，不再急于追求器件的发光效果，而是回归基础，潜心研究能量从配体到纳米晶的传递效率。这一调整让他们走出了困境。通过反复优化配体结构，他们最终设计出最优分子CzPPOA。该分子能高效“捕获”电能，并以96.7%的超高效率将其传递给绝缘材料——稀土纳米晶，使其发光。相关成果在线发表于《自然》。
在这场漫长的攻坚中，许辉并非孤军奋战。许辉团队与新加坡国家科学院院士刘小钢、清华大学深圳国际研究生院副教授韩三阳的团队开展了深度跨校合作。“刘小钢老师是战略型科学家，他总能把握研究大方向，在关键节点上为我们指明道路。”许辉回忆道，“我们经常深夜通过微信、邮件沟通，哪怕他在国外开会，也会倒时差和我们一起分析数据。这种敬业精神深深感染了我。”
“真正的突破不是一蹴而就的，而是源自日复一日的坚持与积累。”许辉感慨道，“当看到器件发出稳定而明亮的光，大家激动不已。14年，3支团队中每个人都执着地相信这束光的存在。而最珍贵的，是这道穿越漫长黑暗、始终未曾熄灭的信念之光。”
培育英才
“培养学生，首要的是培养他们发现和解决问题的能力，而不只是传授知识。”许辉常对学生说。他是这样说的，也是这样做的。
此次发表在《自然》上的论文的通讯作者之一、黑龙江大学教授韩春苗，曾是许辉的学生。刚加入团队时，韩春苗在有机合成实验中屡屡受挫。得知此事，许辉没有直接指出问题，而是引导她自己分析实验过程，检查反应温度和溶剂纯度，并鼓励她设计对照实验验证猜想。
在这样的培养下，韩春苗快速成长，32岁便成为学校最年轻的博士生导师，34岁入选国家级青年人才计划，如今已成为团队的核心力量。
许辉的学生谭静在实验中，因器件信号过于微弱、难以测量而一度陷入沮丧。许辉鼓励她：“失败是科研的常态，重要的是从中找到突破口，每一次调试都是在向成功靠近。”当测到器件信号，谭静第一时间跑去汇报，许辉为她感到高兴的同时不忘提醒：“这只是万里长征第一步，我们还要把背后的科学问题搞清楚。”
此外，许辉格外注重培养学生的协作精神，经常鼓励他们“走出去看看”。“现在做科研，靠单打独斗很难取得大成果，要学会借助其他人的力量。”他说。
如今，许辉培养的60余名学生，有的深耕学术界，有的成为公司研发骨干，有的投身企业管理。“就像我的老师培养我那样，无论他们选择哪条路，我都支持，希望他们在各自的领域发光发热。”他说。
在许辉的办公室里，一盆他精心照料多年的龙骨挺拔向上，郁郁葱葱，如同他培育的学生，已悄然成材。“在我看来，最亮的发光体，不是实验室里的新材料，而是那群被‘点燃’并将照亮未来的人。”他说。
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