发光材料与器件全国重点实验室工作简报2025年第6期(总第94期）.pdf

摘要：

新闻动态

发光材料与器件全国重点实验室召开第一届学术委员会第一次会议

6月8日，发光材料与器件全国重点实验室（以下简称“实验室”）第一届学术委员会第一次会议在广州召开，会议采取线上线下相结合方式进行。实验室学术委员会（以下简称“学委会”）主任、中国工程院院士张立群，副主任、中国科学院院士田禾，战略咨询委员会主任、中国科学院院士李永舫，以及美国工程院院士程正迪，中国科学院院士唐本忠、刘云圻、彭孝军、刘益春、彭慧胜、曹镛、马於光等19位两委委员；广东省人力资源和社会保障厅党组成员、副厅长邱璟，广东省科学技术厅二级巡视员黄江康，实验室依托单位华南理工大学副校长林艺文以及实验室固定研究人员等60余人出席会议。会议由实验室学委会主任张立群，学校材料科学与工程学院党委书记孟勋主持。

研究进展

发光理论与机制

夏志国教授团队：基于电子-声子耦合调制Eu(Ⅱ)基杂化卤化物的窄带发射

高端照明和新型显示器件都对窄带发射发光材料具有重大需求。铅卤钙钛矿虽然发射带宽窄，但存在铅毒性及稳定性差等问题，限制了其实际应用。近年来，稀土Eu(Ⅱ)基类钙钛矿金属卤化物材料被认为是一类新兴的光电材料，兼具稀土离子发光和金属卤化物所具有的局域激发态和低声子频率。然而，由于其微观结构与发射特性的关系尚不清晰，调控稀土Eu(Ⅱ)基类钙钛矿金属卤化物的发射带宽仍存在巨大挑战。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的夏志国教授课题组通过对刚性面共享连接的[EuBr6]4⁻八面体结构进行理论分析与结构设计，制备出一系列新型Eu(II)基无铅类钙钛矿发光材料，其典型代表TEtEuBr3（TEt为四乙基铵）实现了36 nm的超窄带青色发光，并探索了在照明与显示器件领域的应用。

新型显示、探测与成像

苏仕健教授团队：宽色域且寿命延长的高效钙钛矿/有机杂化白光电致发光器件

基于钙钛矿实现高效稳定的白色电致发光用于超高清（UHD）显示与照明面临巨大挑战。特别是，UHD显示所必需的深蓝光PeLEDs面临低的效率与差的稳定性。此外，受限于多色钙钛矿之间快速的离子交换反应，实现全钙钛矿的WLEDs需要复杂的器件工程。因此，亟须提出有效的策略探索产生白光新的可能性并发展基于钙钛矿的高性能WLEDs。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室苏仕健教授课题组提出一种钙钛矿/有机杂化WLEDs（P/O-WLED）器件结构，利用有机发光单元独特的载流子传输和发光特性拓宽载流子分布、提高激子利用并产生窄带发射峰，实现了破纪录的高效P/O-WLEDs，同时兼具宽的色域与大幅延长的寿命，有望拓展在UHD显示及照明领域的应用。

夏志国教授团队：Cu(I)基卤化物中晶格畸变诱导可调波长发射应用于热成像和防伪

低维金属卤化物是一类近年来备受关注的新兴光电材料。由于其在电子结构、化学组成以及晶体结构上的高度可调性，再加上对缺陷的良好容忍度和显著的量子限域效应，使其在光电子学、发光二极管、探测器和传感器等领域展现出广泛的应用潜力。在众多低维卤化物体系中，Cu(Ⅰ)基卤化物因具备多个激子复合中心，展现了多色发光的潜力。然而，由于A位有机阳离子与[Cu-X]团簇之间的结构复杂性，目前多数Cu(Ⅰ)基卤化物的发光调控仍主要集中于可见光范围，难以进入肉眼不可见的近红外区域，从而限制了其在高安全性的防伪与信息加密等领域的进一步应用。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室夏志国团队成功设计并合成了一种具有红光-近红外可调发光特性的Cu（I）基杂化卤化物发光材料(DMAP)Cu3I4（DMAP为4-二甲氨基吡啶），并展示了其在防伪和远程热成像等方面的应用潜力。

有机光伏材料与器件

应磊研究员团队：通过客体聚合物辅助形态纤维化实现19.6%的有机光伏效率

实现高性能的有机光致发光材料（OPV）取决于优化活性层内的相分离和界面，这对于有效的电荷产生和传输至关重要。虽然纤维状相分离网络已被广泛认为是各种共混体系的理想形态，但实现这种结构的可靠方法仍然难以捉摸，因为难以精确控制溶液中的分子预聚集并确保它们在薄膜干燥期间转移到凝聚态。因此，开发可靠的策略以在OPV薄膜中实现纤维状形态对于释放其更高效率潜力至关重要。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的应磊研究员课题组引入了一种形态控制策略，该策略使基于D18：PTzBI-dF：L8-BO器件实现了19.6%的显著功率转换效率，对于1 cm2器件实现了18.35%的认证功率转换效率，这是迄今为止1 cm2器件最高的认证PCE之一。此外，这种客体聚合物辅助的纤维化在各种共混体系中显示出多功能性，为增强OPV性能提供了一种有前途的方法。

段春晖教授团队：协同外围取代基策略助力完全非稠环电子受体太阳电池实现18%光电转换效率

全非稠环电子受体（FNEAs）仅通过碳-碳单键扩展其主链，这有效避免了复杂且低产率的关环反应，有助于降低光伏材料的成本。但其也面临分子构象不稳，结晶性弱、电荷传输差、与给体过度混溶阻碍纤维状双连续网络形成等关键发展瓶颈，导致PCE落后。因此，精确调控FNEA分子构象与结晶性，协同优化分子堆积及相分离形貌，是突破效率瓶颈、实现高性能低成本有机光伏器件的关键。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的段春晖教授课题组通过系统调控外围取代基，即中心核封装结构和外侧烷基侧链长度，有效增强受体结晶性并精细调控纤维网络形貌，使完全非稠环电子受体太阳能电池实现了18.04%的破纪录光电转换效率。

无机发光与光纤激光

董国平教授团队：集成的纳米晶复合玻璃光纤阵列用于远程高分辨率X射线成像

可远距离传输的光纤阵列显著提升了在大型航天设备、堆芯内部及人体弯曲部位等紧凑空间中进行远距离高分辨率X射线成像与探测的能力。然而，现有技术主要集中于薄膜和块体形态，难以适配复杂机械结构或深入人体组织内部实施无损检测。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的董国平教授团队制备出卤化物纳米晶复合光纤阵列，实现远程高分辨率X射线成像及图像信息传输，有望拓展闪烁光纤阵列在X射线成像领域的应用。

前沿交叉

应磊研究员团队：一种可绿色溶剂加工的聚合物空穴传输材料，实现高效倒置钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其高效率、低成本等优势成为光伏领域的研究热点，但空穴传输层的性能与稳定性仍是关键瓶颈。传统聚合物空穴传输材料（如PTAA）需使用有毒溶剂（如氯苯、甲苯），限制了其规模化应用。开发绿色溶剂可加工的聚合物空穴传输层对推动PSCs产业化至关重要。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的应磊研究员课题组利用一种新型聚合物空穴传输材料PTACz-PO，在使用非卤素溶剂处理的器件中，实现了创纪录的26.31%的高能量转换效率。同时具有出色的稳定性，在ISOS-D-3协议下保持了95%的初始效率并超过2000 小时。

应磊研究员团队：通过聚合物无规行走模型调控钙钛矿太阳电池空穴传输聚合物偶极矩

反式钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能依赖于空穴传输层（HTL）的设计。空穴传输材料（HTMs）的偶极矩是影响HTL性能的关键因素，然而，聚合物链的复杂构象使聚合物偶极矩调控面临挑战。传统策略（如侧链工程）虽有效，但需深入理解聚合物偶极的协同作用机制。因此，建立精准预测HTMs偶极矩的理论模型，对开发高效稳定PSCs具有重要意义。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的应磊研究员课题组通过扩展聚合物构象的无规行走模型描述了聚合物HTM中偶极矩的迭代累积，并验证了模型预测的有效性，有望扩展偶极矩调控策略在设计应用于钙钛矿太阳能电池的高效、稳定的聚合物HTM领域的应用。

李远研究员团队：用于高倍率水系锌离子电池的高电子电导的稳定三苯胺酚自由基正极材料

随着全球对锂资源依赖程度的不断加深，锂离子电池所面临的成本压力和环境挑战日益突出。水系锌离子电池（ZIBs）凭借锌资源丰富、理论比容量高以及安全性好等优势，成为一种极具前景的替代储能技术。然而，传统无机电极材料存在锌离子扩散动力学缓慢、容量衰减快等问题，限制了其实际应用。有机材料因其结构可调控、成本低廉、环境友好等特点，逐渐成为电极材料研究的热点方向。本研究聚焦于一种新型有机自由基正极材料——三苯胺酚自由基（TPA-O3），并系统评估了其在水系锌离子电池中的应用潜力。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室李远研究员团队成功开发出一种新型芳香化硝酸自由基正极材料TPA-O3。该材料以廉价原料为基础，通过两步简便高效的合成路线实现了材料的大量制备。TPA-O3表现出优异的电化学稳定性，电子电导率高达3.35×10⁻⁴ S cm⁻¹。其还原电位约为1.0 V，且在5 A g⁻¹的高电流密度下循环2000次后，容量保持率仍高达95.87%，性能显著优于现有报道的多数有机自由基正极材料。此外，研究团队借助电子自旋共振（ESR）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段，深入揭示了TPA-O3在充放电过程中的三电子转移机制及锌离子的可逆存储行为，为高性能水系锌离子电池正极材料的设计提供了全新的自由基分子策略。

王志明研究员团队：利用AIE材料的大斯托克斯位移特性改进磁性/荧光编码微球的多重检测性能

多重生物检测技术在疾病诊断、蛋白质分析和单细胞研究中具有重要价值，其核心在于编码微球的识别能力。传统技术面临三大瓶颈：光谱串扰：普通染料斯托克斯位移小（约20 nm），导致激发/发射光谱重叠，引发光子重吸收和颜色交叉干扰；荧光猝灭问题：磁性纳米粒子（MNPs）在分离富集时会显著猝灭有机染料的荧光信号；聚集猝灭（ACQ）：染料高浓度聚集时荧光强度非线性衰减，限制编码容量。

商用平台（如LuminexxMAP系统）仅能实现100种编码，量子点编码虽扩容但稳定性差。AIE材料（聚集诱导发光）因聚集增强发光、抗光漂白等特性成为突破口，但其在磁性编码微球中的应用仍受限于颜色串扰和磁猝灭效应。

本研究亮点包括：（1）大斯托克斯位移设计:选用AIE-R（激发/发射：488nm /625 nm，位移137 nm）和AIE-IR（628 nm/780 nm，位移152 nm），彻底消除光子重吸收；（2）ACQ效应逆转：AIE材料在聚苯乙烯微球内浓度越高发光越强，实现单色11级荧光强度线性编码（R²>0.994）；（3）磁-光协同优化：通过原位磁化策略，在微球内部生成Fe₃O₄层，磁饱和强度达15 emu·g⁻¹（高于文献3-5倍），分离时间缩短至15秒；（4）36重高通量编码：构建6×6双色编码矩阵，实现36种可区分条码，为迄今AIE微球双色的最高编码容量。

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利用大斯托克斯位移的AIE分子开发了36重磁性/荧光编码微球应用多重生物检测。主要解决了传统荧光编码微球在多重检测中的三个痛点：有机染料的聚集导致猝灭(ACQ)、光子重吸收效应以及磁性纳米粒子(MNPs)的荧光猝灭效应问题。 

仪器设备

近中红外特种光纤激光测试系统

 近中红外特种光纤激光系统可用于多波段的光纤激光泵浦与测试，实现近中红外光纤激光输出。高稳定性短脉冲飞秒激光器是多种发光材料光学性能研究的必用光源，也是探究激光与多种透明材料相互作用的必要设备。本设备主要用于发光材料和器件的发光和激光等光学特性测试，在测试中用作，适用于以下测试：光纤激光，上下转换发光，单颗粒发光等，可用于研究发光材料的激发态特性。

境内外学术交流来访

6月4日，中国科学院大连化学物理研究所吴凯丰研究员，在全重W301会议室作题为“量子点超快光物理与光化学”学术报告。

6月18日，香港城市大学任广禹教授，在全重501会议室作题为“MolecularEngineering of Organic and Hybrid Materials for Highly Efficient and StablePerovskites Solar Cells”学术报告。