近日，一項(xiàng)關(guān)于稀土納米晶的重大科研成果在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Nature》上正式發(fā)表，該成果由黑龍江大學(xué)、清華大學(xué)與新加坡國立大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)完成，成功解決了絕緣性稀土納米晶高效電致發(fā)光這一長期困擾全球科學(xué)界的難題。

稀土作為現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的戰(zhàn)略資源，素有“工業(yè)維生素”之稱，在高端制造、信息技術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。我國擁有全球最大的稀土資源儲(chǔ)量和領(lǐng)先的冶煉技術(shù)，但在終端高端功能材料與器件開發(fā)方面仍面臨技術(shù)瓶頸，尤其是如何將稀土材料的獨(dú)特性能轉(zhuǎn)化為實(shí)際器件功能，成為制約產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵問題。

研究團(tuán)隊(duì)聚焦鑭系摻雜納米晶這一理想發(fā)光材料。這類材料雖具備色純度高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢，卻因固有的絕緣特性無法被電流直接激發(fā)，導(dǎo)致其高價(jià)值光電應(yīng)用長期受限。例如，在超高清顯示、近紅外通信等領(lǐng)域，稀土材料的光電潛力始終未能充分釋放。

針對(duì)這一挑戰(zhàn)，科研人員創(chuàng)新性地提出“有機(jī)半導(dǎo)體敏化策略”。通過設(shè)計(jì)功能化有機(jī)配體作為“能量傳遞橋梁”，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)絕緣稀土納米晶的精準(zhǔn)能量注入，首次在電流驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)了高效發(fā)光。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)使電致發(fā)光器件的效率較傳統(tǒng)方案提升76倍，并可通過調(diào)控稀土離子種類，在單一器件中實(shí)現(xiàn)全光譜發(fā)光，覆蓋可見光至近紅外波段。

這一突破不僅打通了稀土材料從“原料”到“高端器件”的技術(shù)轉(zhuǎn)化路徑，更為我國稀土產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提供了核心支撐。過去，我國稀土產(chǎn)業(yè)以原料出口和初級(jí)加工為主，附加值較低；而新技術(shù)的問世，將推動(dòng)稀土資源向高附加值技術(shù)輸出轉(zhuǎn)型，助力超高清顯示、生物醫(yī)療、近紅外通信等新一代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主可控發(fā)展。

據(jù)介紹，該成果已形成完整的技術(shù)體系，相關(guān)器件在性能指標(biāo)上達(dá)到國際領(lǐng)先水平。研究團(tuán)隊(duì)表示，下一步將加速技術(shù)落地，推動(dòng)稀土高端光電材料在工業(yè)和民生領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用，為全球稀土科學(xué)研究貢獻(xiàn)中國方案。