发光材料与器件全国重点实验室工作简报2025年第3期(总第91期）.pdf

摘要：

新闻动态

瑞典皇家理工学院常务副校长米凯尔·林德斯特罗姆一行来实验室参观调研

3月31日上午，瑞典皇家理工学院（KTH Royal Instituteof Technology）常务副校长米凯尔·林德斯特罗姆（MikaelLindström）一行来发光材料与器件全国重点实验室参观调研。

实验室副主任夏志国教授对调研组的来访表示热烈的欢迎，并详细介绍了实验室的整体情况，近年来在队伍建设、国际交流与合作、研究方向、承担科研项目等方面取得的成绩。

研究进展

发光理论与机制

苏仕健教授团队：基于非键轨道离域化策略构建噻吨酮稠合硼氮芳烃的窄谱带橙红光OLED

含羰基稠环化合物及其衍生物因独特的三线态激子利用能力，在多个研究领域引起广泛关注。尤其在有机电致发光（OLED）领域，因其良好的电子受体特性，被用于构筑高效蓝绿色OLED发光材料。然而，这类材料通常存在发光光谱宽、色纯度不高的问题。因此，如何优化分子结构设计以实现窄谱带发射、提高色纯度，成为亟待解决的关键问题。

  近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的苏仕健教授课题组利用非键轨道离域化策略，通过将羰基稠环化合物噻吨酮与硼氮进行稠合，实现了首例橙红光发射的羰基硼氮稠环芳烃化合物，有望拓展在高色纯度OLED发光材料领域的应用。

苏仕健教授团队：硫族元素桥联的异构化手性分子，实现具有不同发光机制的OLED器件

探索有机发光材料的高效发光机制对于提升有机发光二极管（OLED）的性能至关重要。热活化延迟荧光（TADF）和室温磷光（RTP）两种机制通过高效利用三线态激子，能实现理论上100%的内量子效率。然而，纯有机体系中的三线态激子存在自旋禁阻问题。如何在纯有机体系中突破这些限制实现高效发光，是光电材料领域的重要研究方向。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的苏仕健教授课题组利用硫族元素桥联的异构化手性分子工程，实现了有机材料的高效的TADF发光，及TADF与RTP的协同发光，有望拓展在高性能圆偏振OLED器件及白光OLED器件上的应用。

王志明研究员团队:涉及热激子的双通道阶梯能量转移构建高亮度、窄发射的高效稳定蓝色OLED

由于长寿命三线态激子易发生湮灭过程（如三线态-三线态湮灭（TTA）和三重态-极化子湮灭），OLED在高亮度下的效率稳定性（即效率滚降）以及器件工作稳定性仍面临挑战。这些负面效应在蓝色OLED中尤为显著，因此工业界的OLED蓝光发射源仍依赖传统荧光材料。为突破蓝色OLED的发展瓶颈，亟需在分子与器件设计层面提出创新性解决方案。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的王志明研究员课题组研究设计了一种兼具热激子（Hot-Exciton）与聚集诱导发光（AIE）特性的蓝色有机发光材料2TPA-CNNPI，并将其作为敏化剂构建了新型的三线态-三线态湮灭（TTA）辅助热激子敏化荧光（HSF）器件，简称THSF。该THSF体系通过双通道的阶梯型Förster和Dexter能量转移过程可以实现激子利用率提升、激子动力学加速以及三线态激子浓度控制的协同优化。THSF策略对OLED器件中激子的流畅管理为实现具有窄发射和高亮度的高效稳定蓝色 OLED提出了一种创新性解决方案。

新型显示、探测与成像

马东阁教授&陈江山研究员团队：高效且光谱稳定的蓝色准2D 钙钛矿发光二极管

该论文聚焦于提高蓝色准二维钙钛矿的电致发光效率和光谱稳定性。钙钛矿材料在发光二极管领域（PeLEDs）具有巨大潜力，但蓝色PeLEDs的性能仍落后于红色和绿色PeLEDs。因此，该研究旨在通过一种有效的策略—间隔阳离子工程，来构建具有高效蓝色发射的混合卤素准二维钙钛矿。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的马东阁教授&陈江山研究员课题组利用间隔阳离子工程策略，实现高效和光谱稳定的电致发光，有望拓展钙钛矿发光二极管领域的应用。

赵祖金教授团队：纯有机室温磷光敏化剂制备高性能超荧光OLED

有机发光二极管（OLED）是一种具有自发光、轻薄、柔性、节能等优势的新型显示和照明技术。在基于多重共振延迟荧光（MR-TADF）材料的OLED器件中，引入磷光材料作为敏化剂，可以得到高效率、窄光谱、长寿命的超荧光OLED器件，在超高清显示领域中有较好的应用前景。不同于传统金属络合物磷光材料，纯有机室温磷光（RTP）材料成本低廉，对环境友好，更有利于大规模生产。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的赵祖金教授课题组设计并合成了一个基于硫的重原子效应的新型高效RTP分子3,2-PIC-TXT。由于硫的重原子效应，3,2-PIC-TXT的磷光辐射跃迁速率（kphos = 6.8 × 105 s–1）、磷光成分占比（rphos = 98.3%）相比此前报道的3,2-PIC-XT（kphos =2.4 × 105 s–1，rphos = 64.6%）都有了显著提升。将3,2-PIC-TXT作为发光客体和MR-TADF敏化剂用于OLED器件制备中，器件电流效率（CE）/功率效率（PE）/外量子效率（EQE）峰值分别达到92.2 cd A–1/96.6 lm W–1/33.2%和150.9‒179.9 cd A–1/165.2‒195.7 lm W–1/40.9%‒43.8%，并且具有良好的稳定性。以上结果有望拓展纯有机RTP材料在OLED中的应用。

周博教授团队：X射线激活纳米粒子长余辉发光增强及高精度柔性X射线成像应用

基于闪烁的X射线探测技术已广泛应用于无损检测、安全筛查和工业检查。稀土掺杂氟化物纳米晶作为理想的柔性X射线探测膜制造候选材料之一，受到了关注。在其中观察到X射线激活的长余辉发光，使得它们在先进的光学信息存储、治疗诊断和生物组织深度成像方面更具前景。长余辉发光与氟化物晶格中的Frenkel缺陷密切相关。X射线轰击有助于将F−离子从晶格位置移动到间隙位置，并形成与F−相关的Frenkel缺陷，这些缺陷在停止X射线辐照后可以捕获并释放电子。在合成过程中通常会产生羟基，这会抑制F−离子迁移形成Frenkel缺陷，并且还会作为猝灭中心抑制发光。羟基杂质的影响通常被忽视，然而，它们会严重阻碍Frenkel缺陷的形成并猝灭发光。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的周博教授团队通过优化稀土掺杂氟化物纳米晶的合成过程，显著降低纳米晶格中的羟基杂质，促进了X 射线激发下的弗伦克尔缺陷形成，使纳米颗粒的长余辉强度提升4.5 倍，研究成果有助于理解 X射线能量捕获过程，推动光纤存储、柔性成像等领域发展。

夏志国教授团队：近红外闪烁体Cs2HfCl6:Mo4+用于双模式协同成像

传统的可见光发射闪烁体用于X射线成像仅提供单一结构信息，难以满足以生物体为代表的复杂对象的多层次结构的综合检测需求。近红外（NIR）光背景噪声低、穿透能力，是补充X射线成像的理想选择之一。然而，现有NIR闪烁体普遍存在光产额低（6000–22000 Ph MeV⁻¹）、发射波长短（660–740 nm）等问题，开发兼具高效NIR发射和双模式激发能力的新型闪烁体，是实现复杂对象多层次结构协同成像的关键。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的夏志国教授课题组开发出一种新型NIR闪烁体Cs2HfCl6:Mo4+，其具备高的光产额（44500 Ph MeV⁻¹），并将NIR发射波长拓展到950 nm，实现了X射线与808 nm激光激发的双模式协同成像，使用该材料制备的闪烁屏幕在生物组织的间接成像中可清晰分辨骨骼与血管结构，有望拓展生物医学领域协同成像的应用。

有机光伏材料与器件

段春晖教授团队：成核驱动力调控纤维网络使非卤溶剂加工的聚噻吩太阳电池效率突破18%

聚噻吩具有结构简单、合成成本低等优势，是最有希望大规模生产的有机太阳电池给体材料，但其能量转换效率受限于活性层形貌优化难题。传统的分子改进策略虽部分提升了效率，但增加了材料复杂性和成本。如何通过形貌调控实现高效的聚噻吩太阳电池是推动其产业化的关键挑战。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的段春晖教授团队基于经典成核理论，通过溶剂选择调控聚噻吩的溶解度优化成核驱动力，成功使用非卤化溶剂甲苯在光活性层中构建了精细的纤维网络形貌。该策略使基于无卤聚噻吩P5TCN-HD的器件效率提升至18.12%，创下聚噻吩太阳电池的效率新纪录，为低成本、环境友好型有机太阳电池的工业化提供了新思路。

段春晖教授团队：结构简单的聚合物给体构筑高效率低能量损失的有机太阳电池

有机太阳电池（OSC）因质轻、柔性和半透明特性成为潜力光伏技术，其光电转化效率（PCE）已突破20%，但仍落后于硅基和钙钛矿太阳电池，主要受限于较低的开路电压（Voc）和较高能量损失（Eloss）。为了降低OSC的Eloss，研究者们常采用两种策略：一是通过引入稠环缺电子砌块或卤化取代基开发具有较深HOMO能级的聚合物给体；二是通过添加客体电子受体构建多元共混物体系。然而，高生产成本与复杂材料选择限制了这些策略的应用。因此，探索采用结构简单、易于合成的材料以及简便的器件制造工艺，以进一步突破Eloss的极限，对于实现OSC效率的突破具有至关重要的意义。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的段春晖教授课题组报道了一种结构简单的非卤化聚合物给体PBDCT，二元器件实现了19.84%的PCE和0.476 eV的超低能量损失，该研究工作不仅展示了利用结构简单材料构建高效有机太阳电池的潜力，而且为克服能量损失限制、实现有机太阳能电池效率的进一步突破开辟了新前景。

无机发光与光纤激光

夏志国教授团队：柔性复合荧光光纤传感器用于多场景动态温度监测

柔性复合荧光光纤传感器作为集成荧光材料与光纤的测温器件，兼具二者的优异性质，其响应快，灵敏度高，能够抵抗电磁干扰。通过定制调控加入复合光纤的荧光材料，制造出具有良好测温性能的柔性光纤，用于多场景的动态温度监测，其应用领域包括智能可穿戴设备监测生理温度、植入软包电池监控电池热量聚集等，可覆盖生物、能源等多个领域。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的夏志国教授课题组分别利用Er3+/Yb3+共掺杂的无机氧化物Li2HfO3和卤素钙钛矿Cs2NaLuCl6纳米晶，将其分别于荧光光纤结合，根据Er3+的上转换发光FIR随温度变化的规律，实现了高灵敏度、高测温精度的实时温度监测，并成功应用于人体皮肤温度及气流热动态传感及软包电池内部温度的实时监测。

前沿交叉

陈光需教授团队：PtZn-ZnOx界面增强低电位苯甲醇电氧化高选择性制备苯甲酸

苯甲酸是一种重要的精细化学品，传统生产工艺依赖甲苯氧化，需高温高压，能耗高、提纯复杂且碳排放高。近年来，电催化苯甲醇氧化反应制备苯甲酸因其催化方式和反应条件温和备受关注。然而，目前电催化苯甲醇氧化仍然需要高电位，导致能耗大，副反应严重且催化剂稳定性差。因此，研究开发在低电位下高效电催化剂至关重要。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的陈光需教授课题组利用PtZn-ZnOx界面的精准构建，实现在低电位（0.725 V）下苯甲醇电氧化高选择性制备苯甲酸，并对反应机理进行了深入的研究，相关研究成果有望拓展生物质电催化低碳高值化领域的应用。

仪器设备

红外原子力显微镜

红外原子力显微镜由红外激光器，光路部件，高分辨率压电扫描器，样品台，隔音罩，光学减震台，电路控制系统等组成，可以在纳米尺度下揭示材料或者软物质的化学组成。该系统的核心技术是光热诱导技术（PTIR），采用扫描探针探测官能团对红外光的吸收振动，从检测原理上突破了光学衍射极限。系统可以提供一个包含了表面形貌，分子光谱在内的全面的扫描成像分析。高分辨率形貌分析由原子力显微镜测试得到，而局部化学表征则由PTIR技术的红外光谱完成。

实验室新进的布鲁克红外原子力显微镜（下图,型号nanoIR3）配置了中红外量子级联激光器：波长可调谐范围5.37 ~ 13.15 µm ，波数1800 ~ 800cm-1；近红外激光波数范围2700-3600 cm-1；可见~近红外波长可调激光器：波长可调谐范围：669 ~ 2600 nm。 提供了在纳米尺度下，对于各类有机光电材料/器件进行可见-红外吸收即纳米可见-红外成像。其中纳米红外成像可以观察样品的相分离情况，纳米可见~近红外可以观察样品的光吸收分布，而在纳米尺度上建立“有机光电材料/器件性能-相分离结构-吸收光谱”的关系。 

境内外学术交流来访

l3月27日，北京邮电大学匡卓然副教授在全重501会议室作题为“光电功能材料中的激发态调控与应用”的学术报告。

l3月28日，北京大学占肖卫教授在全重N308报告厅作题为“稠环电子受体光电材料”的学术报告。