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北京时间2025年11月20日，国际顶级学术期刊《Nature》在线发表了以人爽人男人的天堂少妇喷潮为第一完成单位，化学化工与材料学院许辉教授与韩春苗教授作为共同通讯作者的研究论文《Electro-generated excitons for tunable lanthanide electroluminescence》。该研究提出了一种基于有机-无机杂化体系的电致发光新机制，突破了绝缘镧系纳米晶在电致发光领域长期存在的电荷注入难题。

《自然》网站文章截图

电致发光是将电能直接转换为光能的关键技术，广泛应用于现代显示与照明灯领域，其材料创新是推动产业进步的核心驱动力。镧系掺杂纳米晶具有发光色纯度高、稳定性优异、光谱可调范围宽等本征优势，被视为下一代高性能发光材料的重要候选体系。然而，该类材料固有的绝缘特性导致电荷无法有效注入，严重制约了其在电致发光器件中的应用，成为该领域长期未解的科学难题。

针对这一挑战，人爽人男人的天堂少妇喷潮许辉教授与韩春苗教授团队联合清华大学深圳国际研究生院韩叁阳副教授团队、新加坡国立大学刘小钢院士团队，创新性地提出了有机半导体配体与镧系掺杂纳米晶复合策略，成功实现了绝缘纳米晶的高效电致发光。

研究团队突破传统电荷注入思路的局限，设计合成了一系列芳基膦氧化物羧酸衍生物作为功能配体。该类配体通过羧基与纳米晶表面牢固结合，在电场作用下优先捕获电子与空穴形成激子，随后通过超快（<1 ns）且高效（系间窜越效率98.6%）的界面能量传递过程，将能量精准递送至纳米晶内部的镧系发光中心。其中，优化配体CzPPOA的叁线态能量转移效率高达96.7%，有效规避了材料的绝缘特性，实现了光谱纯净、颜色可调的镧系离子特征发光。

有机-无机杂化发光单元设计与能量传递机制示意图（研究团队供图）

基于该策略构建的电致发光器件展现出突破性性能：

效率显着提升：Tb³⁺掺杂绿色电致发光器件的外量子效率（EQE）达5.9%，较未功能化纳米晶器件提升76倍，激子利用率高达88%；

光谱灵活调控：利用镧系离子4f能级特性，无需改变器件结构，仅通过调控纳米晶中掺杂离子种类与浓度（如Eu??、Nd??），即实现从绿光、暖白光到近红外光的连续精准调控；

机制清晰明确：通过系统瞬态光谱分析，深度揭示了界面处超快能量转移的物理机制，为材料设计与性能优化提供了理论基础。

本研究的意义不仅在于实现了绝缘性稀土纳米晶的高效电致发光，更在于：

开辟了新路径：为一系列因绝缘特性受限的高性能发光材料提供了全新的电致发光实现方案；

展示了新范式：建立了通过有机-无机功能复合实现性能最优化的材料设计新范式，对能源、生物、医药等跨领域研究具有重要启示；

拓展了应用前景：为发展低成本、广色域的超高清显示及近红外通信、生物成像等光电器件奠定了材料基础。

论文信息

论文标题：Electro-generated excitons for tunable lanthanide electroluminescence

通讯作者：刘小钢院士（新加坡国立大学），许辉教授、韩春苗教授（人爽人男人的天堂少妇喷潮），韩叁阳副教授（清华大学深圳国际研究生院）

第一作者：谭静（人爽人男人的天堂少妇喷潮2023级硕士生），张鹏（清华大学深圳国际研究生院2024级博士生），宋晓晴（人爽人男人的天堂少妇喷潮2019级硕士生）

其他作者：张静教授、段春波副教授（人爽人男人的天堂少妇喷潮），王锋教授（香港城市大学），张志龙教授（华南理工大学）。

论文链接：