研究成果核心突破 - 成功攻克绝缘性稀土纳米晶的高效电致发光世界难题 [1] - 开创性提出有机半导体敏化策略 以功能化有机配体作为光电桥梁实现能量高效传递 [3] - 电致发光器件效率提升76倍 并可在单一器件中通过稀土离子调控实现全光谱发光 [5] 技术应用与产业意义 - 技术突破为发展自主可控的超高清显示、近红外通信、生物医疗等新一代信息技术提供全新材料体系 [5] - 成功打通将稀土材料特性转化为高端器件功能的技术路径 [5] - 为实现稀土资源从原料出口向高附加值技术输出的战略转型提供关键核心技术支撑 [1] 行业背景与瓶颈 - 稀土是不可替代的战略资源 被誉为工业维生素 [3] - 行业在稀土资源储量和冶炼上具有优势 但在终端高端功能材料与器件方面面临产业瓶颈 [3] - 镧系掺杂纳米晶因固有的绝缘特性无法被电流直接点亮 其高价值光电应用长期受阻 [3]

研究突破概述 - 研究团队在镧系纳米晶的电致发光应用上取得突破，通过功能化配体设计克服了材料绝缘性挑战，实现了高效多色发光调控[2][3] - 该研究成果以论文形式发表于国际顶尖学术期刊《Nature》，黑龙江大学为该论文的第一单位，这也是黑龙江大学校史上的首篇《Nature》论文[2] 核心技术方案 - 研究采用基于绝缘性镧系氟化物纳米晶的高效电致发光策略，纳米晶尺寸为4纳米，表面包覆了一系列功能化的2-（二苯基磷酰基）苯甲酸配体[5] - 功能化配体具有供体-氧化膦受体杂化结构，通过羧基和P=O配位点与纳米晶结合，并通过调控配体内电荷转移特性有效敏化镧系纳米晶的发光[5] - 超快光谱研究表明，配体与镧系纳米晶之间的强耦合促进了系间窜越及三线态能量向纳米晶的高效转移，能量转移效率高达96.7%[7] 性能与成果 - 通过精确控制纳米晶中掺杂元素的组成和浓度，研究实现了不依赖器件结构改变的全色域多色电致发光[7] - 在Tb³⁺掺杂体系中，电致发光器件的外量子效率超过了5.9%[7] - 该配体功能化纳米晶平台为绝缘纳米晶体系的激子调控提供了一种模块化策略，为开发光谱精确的电致发光材料开辟了新路径[8]