发光材料与器件全国重点实验室工作简报2025年第9期(总第97期）.pdf

摘要：

新闻动态

云南大学校长马文会一行来实验室参观调研

10月9日上午，云南大学校长马文会一行来发光材料与器件全国重点实验室参观调研。

实验室常务副主任黄飞对马文会一行的到来表示热烈欢迎，并就实验室的发展历程、组织架构、人才培养以及研究方向等内容进行详细介绍，同时汇报了近年来实验室在承担国家重大科技任务中所作出的努力与取得的进展。   

爱国卫生见行动 清扫焕新展新颜 实验室开展环境整治活动

为积极响应学校深入开展爱国卫生运动的号召，扎实做好“两热”防控工作，进一步营造整洁、卫生、安全的科研环境，10月21日下午，在实验室专职副主任周玉的带领下，技术团队及行政团队全体教职工开展了实验室周边环境卫生专项整治活动。

研究进展

发光理论与机制

夏志国教授团队：铕/锶合金化抑制杂化碘化物闪烁体的浓度猝灭以实现高亮度发光

稀土掺杂发光材料在显示、探测与成像等领域具有广泛应用，但其在高掺杂浓度下常出现严重的浓度猝灭现象，限制了发光效率的进一步提升。尽管低维杂化金属卤化物因其结构可调、合成温和等优势成为新型发光材料的候选者，但其作为稀土掺杂载体仍面临晶格失配、能级不匹配等挑战。

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教授团队设计并合成了一系列新型一维铕/锶混合碘化物(Ph3MeP)Sr(1-x)EuxI3与(Ph3EtP)Sr(1-x)EuxI3，实现了Eu(II)在0 ≤x ≤ 1全浓度范围内的合金化。该材料通过调控Eu(II)发光中心的间距，有效抑制了浓度猝灭，在x = 0.5时获得高达92.2 %的光致发光量子产率，并展现出优异的闪烁性能：光产额为54,000 ph MeV-1，探测限低至49.9 nGy s-1。进一步通过冷烧结工艺制备的陶瓷片实现了高空间分辨率15.7 lp mm-1。有望拓展金属卤化物闪烁体在X射线成像领域的应用。

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202514331

新型显示、探测与成像

夏志国教授团队：有机阳离子甲基化策略创制杂化Eu(II)基闪烁体及其X射线探测与成像

由于具有可调控的有机阳离子结构、高发光效率和短衰减寿命等特性，有机-无机Eu(II)基杂化卤化物闪烁体在X射线成像领域展现出广阔前景。然而，如何抑制浓度猝灭效应和减少空位缺陷仍然是实现高性能Eu(II)基杂化卤化物闪烁体面临的主要挑战。此外，制备出均匀和透明的闪烁体薄膜也是高分辨X射线成像的关键。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室夏志国教授课题组提出了一种有机阳离子甲基化修饰策略，在PMIMEuX3 (PMIM-X, PMIM = 1-丙基-3-甲基咪唑，X = Br, I)的基础上制备了PDMIMEuX3(PDMIM-X,PDMIM = 1-丙基-2,3-二甲基咪唑)。该策略通过引入甲基增强位阻效应，增大了Eu-Eu链间距，提升了结构刚性，从而抑制了非辐射复合和卤素空位缺陷。其中，PDMIM-Br的光输出达到商用LuAG:Ce晶体的3.57倍，检测限低至42.61 nGy s-1，并利用可原位溶液加工的特性成功制备出高透明度、大面积的均匀闪烁薄膜，X射线成像空间分辨率高达21.1 lp mm-1，表现出卓越的性能。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202510379

何志才教授团队：光学吸收剪裁实现用于加密光通信的高性能双波段窄带有机光电探测器

窄谱光电探测器凭借其抗环境光串扰的独特优势，在光通信、图像传感和健康监测等领域展现出巨大应用潜力。有机光电探测器（OPD）凭借有机半导体的高吸收系数和光谱可设计调控等固有优势，已发展出一系列无需滤光片的窄谱探测器制备策略。但基于这些策略的窄谱OPD普遍存在低探测率和制备条件苛刻的问题，严重制约了窄谱光电探测器的应用发展。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室何志才教授课题组提出了一种名为“光学吸收剪裁（OAT）”的创新思路，利用非对称垂直相分离的活性层结构，成功制备了在430 nm和1070 nm窄谱响应的高性能双波段窄谱OPD。得益于非对称垂直相分离结构选择性消耗短波光子与抑制暗电流的作用，窄谱探测器在1070 nm波长下展现出比探测率高达 2.8× 1012Jones，半峰宽（FWHM）约为70 nm的优良性能。课题组进一步展示了双波段窄谱有机光电探测器在加密光通信、健康监测和图像传感领域的特异性应用，充分展现了窄谱OPD的应用潜力。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adom.202501623

有机光伏材料与器件

段春晖教授团队：可宏量制备的高性能有机光伏给体材料

有机太阳能电池（OSCs）因其轻质、柔韧、可溶液加工和半透明等独特的优点引起了人们广泛的关注，尤其是独特的半透明特性使其在光伏建筑一体化、智能车窗和农业光伏等领域展现出广阔的应用前景，是推动有机光伏商业应用化的发展方向。然而，现有高性能光伏聚合物给体材料合成复杂、产率低且周期长，难以放大合成，严重制约了OSCs的竞争力。此外，这类材料在可见光区存在强吸收，严重制约了半透明器件效率与可见光透过率之间的平衡。因此，开发兼具高光电转换效率、易于放大合成且高透过率的新型聚合物给体，是推动OSCs从实验室走向实际应用的关键。近日，本实验室段春晖教授团队在可宏量制备的高性能给体材料方面取得重要进展。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102173

应磊研究员&钟文楷副教授团队：聚合物模块化设计制备无卤加工可拉伸有机太阳电池

随着有机太阳电池在绿色制造和柔性电子领域的快速发展，聚合物平面性与链柔性的协同调控，是构筑有序堆积且可拉伸的有机半导体材料的有效途径。通过分子模块化设计，可同时优化能级匹配、溶液聚集行为及拉伸力学特性，为可持续加工和可穿戴能源器件提供新思路。

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基于PTzBI材料平台，通过Flory-Huggins平均场理论推广指导模块化分子设计策略，实现了兼具高效率与高拉伸性能的有机太阳电池。通过冷冻电镜确认新开发的聚合物PTzBI-dF-Si在邻二甲苯无卤溶液中形成有序纤维网络结构。从而在无卤溶液加工的可拉伸光伏器件中达到超过16%效率，并在40%应变下保持80%以上效率，为绿色、可穿戴光伏器件的规模化应用开辟了新途径。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202514985

黄飞教授&李宁教授团队：水基纳米粒子有机太阳电池的多晶形貌优化机制

有机太阳电池的大规模产业化受限于其加工过程中有毒溶剂的使用。为解决此问题，将有机半导体分散于水/醇中形成纳米悬浮液是极具潜力的有效方案。然而，此类np-OSCs器件的效率目前仍停滞在约10%，远低于传统有机溶剂制备的器件。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的李宁教授课题组通过研究表明，在传统有机溶剂制备的有机太阳能电池中追求高规整性的策略，若应用于水/醇纳米粒子无毒器件制备中，易引发过度的相分离。不同于传统器件的制备，对于纳米粒子器件，具有小尺寸域的相分离尺度比追求高结晶度更为重要。这些发现填补了水/醇纳米粒子器件领域的空白，并为未来优化水/醇纳米粒子太阳电池提供了明确指引。

原文链接：https://doi.org/10.1002/solr.202500561

无机发光与光纤激光

周博教授团队：可视化的超灵敏低温纳米温度探针

高灵敏度的低温温度传感在航空航天、大气环境、能源工业、生物医学等领域展现出广泛的应用前景。然而，传统的接触式温度计已无法满足复杂电磁条件、微纳米空间、远程非接触操作等低温环境中的应用需求。近年来开发的镧系发光测温材料需要基于玻尔兹曼分布的热耦合能级发光实现传感，导致可选用的离子种类和发射能级较少，并极大限制了高灵敏度和宽温度测量范围的传感材料的开发与应用。

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提出了一种非热耦合上转换发光的超灵敏低温测温的概念模型。通过界面能量传递介导的核壳结构构建了LiYF4:Ho@LiYF4:Yb@LiYF4@LiYF4:Yb/Tm纳米颗粒。核心层Ho3+掺杂具有红、绿光发射，外层Tm3+具有蓝光发射。实验表明，空间分离敏化剂 Yb3+与激活剂 Ho3+可以有效地抑制反向能量转移、增强上转换并调控其动力学。在该非热耦合上转换测温系统中，温度降低使得交叉弛豫作用受到抑制，核心层Ho3+的红、绿发射强度随温度下降呈相反变化，呈现出发射颜色由红向绿转变，测温相对灵敏度可达 15.1% K-1（50K）。通过多层核壳结构引入 Yb3+/Tm3+层，可使传感上限拓展至 443 K且无相互干扰。该设计不仅实现了单纳米颗粒水平上的宽温度范围检测，还深化了对高掺杂镧系离子低温上转换机制的理解，彰显了其在超低温检测中超高灵敏度、非接触性以及抗环境干扰的优势，为超灵敏实时可视化纳米测温及热响应器件发展提供了新路径。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202510764

前沿交叉

马东阁教授&乔现锋团队：一种基于双自由基的室温高自旋量子比特

近年来，有机双自由基以其独特的性能引起了人们的广泛关注。具体来说，有机双自由基结合了半导体和磁性特征，为集成磁光或磁电功能提供了机会。在这些双自由基中，发光双自由基是受发光单自由基在电致发光器件中取得巨大成功的启发而发展起来的。此外，发光双自由基分子固有的高自旋态，使其在量子信息科学(QIS)中也具有光明的应用前景。

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和乔现锋课题组利用电子自旋共振（EPR）技术，对两种双自由基分子的自旋特性进行了仔细研究，证明了其室温下具备的量子操纵能力及长相干时间，并从多个角度揭示了退相干时间的影响因素。其研究结果有望拓展双自由基分子在QIS领域的应用。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.5c02104

仪器设备

高分辨光谱显微成像系统

高分辨光谱显微成像系统可以对微、纳水平的单个颗粒进行X、Y、Z空间三维光谱探测和荧光成像，详细探究单个颗粒的光学等特性，帮助多种荧光材料建立的微观结构与光学性能之间的关系，从而为这些荧光材料宏观性能的优化，乃至新材料、新性能的开发和应用提供重要的指导意义。

该套系统的光谱探测可以覆盖紫外、可见到近红外范围，并可以探测多种光学信号，例如荧光光谱、激光光谱等；配备的激发源几乎涵盖了所有的光学激发波段，可以对多种材料进行激发，包括有机染料、半导体、多种量子点、稀土离子掺杂材料等，并可以根据需要调节功率密度和激发能量。因此，通过该系统可以探究微晶玻璃中的微观荧光特性，为微晶玻璃光纤激光的输出提供指导意义。同时，利用该系统可以探究有机、无机颗粒及复合结构的荧光激光特性，最终用于实现微、纳激光输出。

境内外学术交流来访

●10月20日，天马微电子EL技术研发总监陈龙博士，在全重501会议室作“创新型OLED显示技术的挑战与机遇”主题报告。

●10月29日，林雪平大学吴含嫣工程师在全重501会议室作“梯型共轭聚合物在高性能有机电化学晶体管中的应用”学术报告。

●10月29日，林雪平大学杨驰远助理教授在全重501会议室作“有机半导体的光催化掺杂”学术报告。

●10月29日，林雪平大学熊苗博士后在全重501会议室作“有机半导体材料的性能研究及应用”的学术报告。

●10月29日，华东师范大学陈缙泉教授，在全重301会议室作“分子激发态手性与超快动力学”学术报告。