近日，黑龍江大學(xué)、清華大學(xué)和新加坡國立大學(xué)合作完成的突破性研究成果在《Nature》正式發(fā)表，成功攻克絕緣性稀土納米晶的高效電致發(fā)光這一世界難題。該研究為實現(xiàn)我國稀土資源從“原料出口”向“高附加值技術(shù)輸出”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提供了關(guān)鍵核心技術(shù)支撐。

《自然》網(wǎng)站文章截圖

稀土是不可替代的戰(zhàn)略資源，被譽為“工業(yè)維生素”。我國在稀土資源儲量和冶煉上具有優(yōu)勢，但在終端高端功能材料與器件方面仍面臨產(chǎn)業(yè)瓶頸。鑭系摻雜納米晶雖具備色純度高、穩(wěn)定性好等作為理想發(fā)光材料的優(yōu)異特性，卻因固有的“絕緣”特性無法被電流直接點亮，其高價值光電應(yīng)用長期受阻。

面對這一制約稀土材料邁向高端應(yīng)用的瓶頸，研究團隊開創(chuàng)性地提出有機半導(dǎo)體敏化策略，以功能化有機配體作為“光電橋梁”，成功將能量精準(zhǔn)高效地傳遞給絕緣稀土納米晶，實現(xiàn)了電流驅(qū)動下的高效發(fā)光。

有機-無機雜化發(fā)光單元設(shè)計與能量傳遞機制示意圖（研究團隊供圖）

該技術(shù)展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力：電致發(fā)光器件效率提升76倍，并可在單一器件中通過稀土離子調(diào)控實現(xiàn)全光譜發(fā)光。這標(biāo)志著我國在稀土高端光電應(yīng)用領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破，為發(fā)展自主可控的超高清顯示、近紅外通信、生物醫(yī)療等新一代信息技術(shù)提供了全新材料體系。

此項突破，成功打通了將稀土材料特性轉(zhuǎn)化為高端器件功能的技術(shù)路徑，為提升我國稀土產(chǎn)業(yè)鏈的自主創(chuàng)新能力與終端產(chǎn)品附加值做出了實質(zhì)性貢獻。