郭雪峰:世界首例真實穩定可控的單分子電子開關器件
利用單分子構建電子器件對突破目前半導體器件微小化發展的瓶頸意義重大。實現可控的單分子電子開關功能是驗證分子能否作為核心組件應用到電子器件中的關鍵。自上個世紀70年代以來,設計構築穩定可控的單分子器件,探索其與微電子工藝的兼容性,并獲得真正意義上的分子電子開關,在當代納米電子學研究中具有重大的科學意義。
郭雪峰團隊圍繞單分子光電子學領域開展了長達9年的潛心鑽研和持續攻關。他們原創性地發展了以石墨烯為電極、通過共價鍵連接的穩定單分子器件的關鍵制備方法,解決了單分子器件制備難、穩定性差的難題。在此基礎上,通過功能導向的分子工程學成功地克服了二芳烯分子與石墨烯電極間強耦合作用的核心挑戰性問題,從而突破性地構建了一類全可逆的光誘導和電場誘導的雙模式單分子光電子器件。這項研究工作使得在中國誕生了世界首例真實穩定可控的單分子電子開關器件。這也是幾十年來我國在分子電子學領域的科學研究第一次發表在《Science》雜志上。
論文于2016年6月17日發表在《Science》上,申請了發明專利。這項研究證明功能分子可以作為核心組件來構建電子回路,為将功能分子應用到實用電子器件中邁出了關鍵的一步。《Science》同期配發了長篇正面評述,得到了國内外同行的廣泛認可和各種媒體的亮點報道。
黃維:高效鈣钛礦發光器件研究
照明對于人類文明的重要性不言而喻。從遠古時期的火把、中世紀的蠟燭,到近代的油燈、現代的電燈和當代的LED,人類尋找新型光源的腳步從未停歇。當前,照明消耗了全球發電量的30%以上,探索環境友好、高效節能的照明系統愈發重要。有機無機雜化鈣钛礦材料因其優異的發光性能和可大面積低成本加工的潛力,在照明與顯示領域具有廣闊前景。
南京工業大學黃維院士和王建浦教授領導的創新團隊是國際上最早認識到此類材料的發光潛力,并着力制備鈣钛礦發光二極管器件的團隊之一。2016年,他們創造性地利用溶液自組裝方法制備了多量子阱結構的鈣钛礦發光材料。該材料不僅保持了二維鈣钛礦成膜質量高、穩定性好的優點,而且在不同帶隙量子阱之間可發生快速的階梯能量轉移,有效克服了常溫下二維鈣钛礦激子易猝滅的缺點。在世界上首次實現了外量子效率達11.7%的高效鈣钛礦電緻發光器件,同時器件壽命較三維鈣钛礦器件提高了兩個數量級。
系列創新性研究成果相繼發表在國際頂級學術期刊上,并已申請兩項發明專利。其中,代表性成果于2016年9月26日在Nature
Photonics上發表,是全球首篇鈣钛礦發光器件外量子效率突破10%的報道,也是目前此類器件的世界最高效率,為鈣钛礦材料及其在發光領域的研究開拓了新方向。