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稀土纳米晶具有巨大发光潜力，但绝缘特性阻碍了其在电致发光器件中的研究和应用。记者从清华大学获悉：清华大学深圳国际研究生院韩三阳副教授团队与黑龙江大学许辉、韩春苗教授团队以及新加坡国立大学刘小钢教授团队合作，为稀土纳米晶设计了一件独特的“能量转换外衣”，能够将能量高效传递给稀土纳米晶的有机分子界面，为解决电致发光器件中的研究和应用难题带来新的突破口。
共同通讯作者韩三阳（右）与其学生、共同一作张鹏。图片来源：清华大学
相关研究成果于北京时间11月20日凌晨以“捕获电生激子实现可调谐的稀土纳米晶电致发光”为题在线发表于《自然》期刊。
韩三阳介绍，电致发光能够将电能直接转换为光能。稀土纳米晶具有发光颜色可调、发光谱线窄、发光稳定性高等优势，是电致发光材料的“潜力股”。然而，稀土材料具有绝缘特性，电流难以注入和传输其中，导致其无法像半导体材料那样被电流直接高效点亮。
针对这一难题，研究者创新性地通过表面修饰在稀土纳米晶表面设计了一系列功能配体，为稀土纳米晶穿上“能量转换外衣”，采用精确调控能级结构，借助配体工程将电产生的激子的能量高效分配给稀土离子发光体，解决了电致发光中激子产生、输运和注入的关键难题，实现了高色纯度、光谱可调的高效电致发光。多个实验结果显示，这种配体功能化纳米晶体平台在多种波段电致发光方面具备潜力。
“这项成果有助于推动稀土发光在柔性显示、近红外器件等领域的应用，未来还有望进一步应用到人体健康监测、无创检测、农作物补光等场景中。”韩三阳说。
