近日，清華大學韓三陽副教授團隊與合作者為稀土納米晶設(shè)計了一件獨特的“能量轉(zhuǎn)換外衣”，將能量高效傳遞給稀土納米晶的有機分子界面，為解決電致發(fā)光器件中的研究和應用難題帶來了新的突破口。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于國際期刊《自然》。

　　稀土納米晶具有發(fā)光顏色可調(diào)、發(fā)光譜線窄、發(fā)光穩(wěn)定性高等先天優(yōu)勢，通過調(diào)控納米晶內(nèi)部摻雜離子組分可使該材料體系實現(xiàn)廣色域的多色發(fā)光，一直被認為是電致發(fā)光材料的“潛力股”。然而，當21世紀的技術(shù)浪潮轉(zhuǎn)向了以發(fā)光二極管（LED）、有機發(fā)光二極管（OLED）為代表的直流電致發(fā)光器件，性能卓越卻無法直接導電的稀土材料陷入了“絕緣困境”。

　　韓三陽解釋道，稀土材料的絕緣特性使電流難以注入和傳輸，因此其無法像半導體材料那樣被電流直接高效點亮，嚴重阻礙了稀土材料在現(xiàn)代光電技術(shù)中的研究和應用。

　　針對上述難題，韓三陽團隊與黑龍江大學許輝、韓春苗教授團隊和新加坡國立大學劉小鋼教授團隊聯(lián)合攻關(guān)，創(chuàng)新性地通過表面修飾為鑭系摻雜納米晶穿上“能量轉(zhuǎn)換外衣”，采用有機—無機雜化策略，精確調(diào)控能級結(jié)構(gòu)，借助配體工程將激子能量高效分配給鑭系離子發(fā)光體，成功解決了電致發(fā)光中激子產(chǎn)生、輸運和注入的核心難題，實現(xiàn)了高色純度、光譜可調(diào)的高效電致發(fā)光。

　　“這項成果的意義在于我們不僅讓稀土材料‘通上了電’，更打開了其在現(xiàn)代光電技術(shù)中應用的大門。”韓三陽介紹，多個實驗結(jié)果顯示，這種配體功能化納米晶體平臺在多種波段電致發(fā)光方面具有潛力，特別是在高分辨率、寬色域顯示以及近紅外技術(shù)中，無需大幅改動器件結(jié)構(gòu)，僅通過調(diào)控稀土離子，即可實現(xiàn)多色發(fā)光。未來有望進一步應用到人體健康監(jiān)測、無創(chuàng)檢測，乃至開拓農(nóng)作物補光技術(shù)等場景中。