清华大学深圳国际研究生院科研团队为稀土穿上“能量转换外衣”

针对上述根本性难题，韩三阳副教授团队与黑龙江大学许辉、韩春苗教授团队和新加坡国立大学刘小钢院士团队联合攻关，创新性地通过表面修饰为镧系掺杂纳米晶穿上“能量转换外衣”，采用有机-无机杂化策略，精确调控能级结构，借助配体工程将激子能量高效分配给镧系离子发光体，成功解决了电致发光中激子产生、输运和注入的核心难题，实现了高色纯度、光谱可调的高效电致发光。

镧系纳米晶-有机分子杂化发光单元的设计制备

“这项成果的意义在于，我们不仅让稀土材料‘通上了电’，更打开了其在现代光电技术中应用的大门。”韩三阳介绍道，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，特别是在高分辨率、宽色域显示以及近红外技术中，无需大幅改动器件结构，仅通过调控稀土离子，即可实现多色发光。

有机无机杂化体系的电致发光器件

这项成果不仅助力推动稀土发光在柔性显示、近红外器件等领域的应用，突破国产光电技术，未来有望进一步应用到人体健康监测、无创检测，乃至开拓农作物补光技术等场景中。

十四年淬锋，刃见新芒

从点亮到应用的稀土之缘

韩三阳与稀土研究的不解之缘，在他攻读博士期间就已结下。这一次的创新突破，是他在该领域发表的第二篇《自然》文章。早在14年前，他在新加坡国立大学从事化学材料研究期间，就曾与合作者反复探讨稀土发光的路在何方——他和团队研究发现，利用镧系纳米晶与界面分子进行结合，可实现三线态激子的自旋调控以及快速将激子能量注入稀土纳米颗粒，这项成果于2020年登上Nature，题为“镧系掺杂无机纳米颗粒点亮分子三线态激子”——该研究成果，发现了稀土材料在电致发光的重要潜力。今年，此次成果，正是将这一机制成功应用于电致发光领域，构建了从光驱动到电驱动的完整技术链条。

2022年，韩三阳加入清华SIGS生物医药与健康工程研究院，将研究视野拓展至医药健康领域。对此，他表示：“我虽是化学背景出身，聚焦的领域看上去也更偏向材料方向，但我想做具有特色的研究，让稀土领域的研究成果为人类医药健康服务。”稀土纳米晶，在高端生物医学成像、精准诊疗一体化、即时检测等方面都具备广阔的应用前景，这也进一步坚定了韩三阳深入稀土研究、赋能医药健康领域的决心。

共同通讯作者韩三阳（左）与其学生、共同一作张鹏

论文共同第一作者、清华SIGS 2024级化学工程与技术专业博士生张鹏说，科研过程并非线性前行。研究过程中，团队成员长时间驻扎实验室测试样品信号，在周而复始的尝试和挫折中摸索前行。“韩老师不止一次地告诉我们，事物的发展是螺旋进行的，有起伏是正常的，研究过程中遇到的失败，或许正是一个前进的契机。”韩三阳的教导，令张鹏印象深刻。

“真正有价值的创新往往需要长期积累。攀登科技高峰不仅需要智慧，更需要坚持的勇气。”韩三阳表示，深圳的科研创新环境、经费支持与深度交叉融合的产学研生态，为科研工作者提供了坚实的后盾。入职清华SIGS以后，团队的研究还得到了鹏瑞青年教师启航计划、交叉研究基金、科研启动经费、海外科研合作基金以及清华化工系-iBHE专项合作联合基金等支持。

“‘交叉融合’不是一句简单的口号，是我们团队不断创新的动力。”韩三阳说：“科研既要‘上书架’，推动基础研究和学科发展；也要‘上货架’，服务国家重大战略需求。”未来，韩三阳团队计划，进一步优化稀土纳米晶在近红外区域的性能，拓展其在深组织成像、光动力治疗等生物医学场景的应用。

（受访单位供图）

编辑 李斌 审读 秦天 二审 王雯 三审 何涛