经过十四年不懈探索，11月19日，新加坡国立大学（NUS）刘小钢院士团队携手与来自黑龙江大学、清华大学深圳国际研究生院、香港城市大学的科研团队，在国际顶尖期刊《Nature》发表重磅论文，成功实现镧系纳米晶高效电致发光。
这一突破不仅攻克了绝缘体难以导电发光的难题，更开辟了色彩可调、耐用发光技术的新路径，印证了持之以恒的科研力量。
来源：Nature官网
教授团队介绍
刘小钢教授
新加坡国立大学化学系
来源：NUS官网
NUS 化学系资深教授，博士毕业于美国西北大学，并曾在麻省理工学院从事博士后研究。
研究方向涵盖稀土掺杂光学纳米材料、上转换发光、光子雪崩及生物光子学。
荣获 2016 年新加坡总统科学奖和 2024 年英国皇家化学学会百年奖。
许辉博士
黑龙江大学教授
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黑龙江大学化学化工与材料学院院长，功能无机材料化学教育部重点实验室常务专职副主任。
研究方向:膦基光电功能材料，主要开展功能磷化学相关的基础和应用研究。
韩三阳博士
清华大学深圳国际研究生院副教授
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清华大学深圳国际研究生院副教授，博士生导师
研究方向包括发光探针的设计与开发、多模态成像技术、生物诊疗应用。
研究成果入选“2017年度中国稀土十大科技新闻”，荣获“2021年中国光学十大进展提名奖”。
缘起：一个“让石头发光”的大胆设想
时间回到2011年。
在新加坡国立大学化学系的一间实验室里，几位年轻的科研人员围在老旧的光学平台旁，注视着屏幕上微弱闪烁的光点。他们的目标看似简单——让绝缘的镧系纳米晶在通电后发出明亮的光。
“那时电流几乎引不起任何可测量的发光，但我们都被这个可能性深深吸引。那感觉就像在追逐一块被禁锢在石头里的光。”国大化学系刘小钢教授回忆道。
这个看似"不可能"的设想，成为了团队此后十余年坚持探索的起点。
突破：巧思设计，“借道”发光
来源：Nature官网
镧系纳米晶具有化学稳定性好、色纯度高等优点，是理想的光学材料。然而，其绝缘特性却像一堵高墙，阻碍了它在电致发光领域的应用。
团队并未强行让电流通过纳米晶本身，而是创造性地在晶体表面包裹了一层特殊设计的有机半导体分子。
这些定制的配体如同高效的“分子信使”，在外加电场下率先捕获电子和空穴，再通过精准的能量传递，将能量“注入”到纳米晶内部的镧系离子中，从而激发出明亮、稳定的光线。
成效：效率跃升76倍，色彩随心而变
通过这一巧妙的“中介”策略，团队解决了绝缘纳米晶无法直接电致发光的核心难题。
·高效发光：光谱测试揭示了超快的自旋转换和高达99%的三重态能量转移，实现了对激子动力学前所未有的控制。最终器件的发光效率较早期版本提升了76倍。
·色彩可调：仅通过改变掺杂的镧系元素，器件就能发出从绿色、暖白色到近红外光等不同颜色的光，展现出强大的可调谐性。
坚持：十四年耕耘，照亮科研之路
从2011年那个微弱的光点，到今日《自然》杂志上的突破性成果，这条路走了超过十四年。
“我们用超过14年的时间，让一个绝缘体发光。今天我们看到的光，不仅来自设备，更来自多年的坚持、协作，以及我们始终相信的——只要深刻理解其能量景观，即使是绝缘体也能闪耀。”Liu Xiaogang教授动情地分享道。
他补充说：“就我个人而言，我非常感激能参与这段漫长的旅程。看到一个想法历经挫折，并通过团队合作逐渐成形，是我职业生涯中最有意义的经历之一。”
这项研究不仅展示了如何通过能带工程巧妙地“撬开”绝缘材料的发光之门，更体现了持之以恒、协同创新的科研精神所蕴含的巨大能量。未来，这类高效、稳定的纳米发光材料有望在显示、通讯、生物成像等多个领域绽放异彩。
