打破校史！硕士生一作发表首篇Nature！
2025-11-30
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11月20日，黑龙江大学许辉教授团队与合作者打磨了十四年的研究成果以Electro-generated excitonsfor tunable lanthanide electroluminescence“捕获电生激子实现可调谐的镧系纳米晶电致发光”为题，在线发表于国际顶级期刊Nature。
通讯作者：刘小钢院士（新加坡国立大学），许辉教授、韩春苗教授（黑龙江大学），韩三阳副教授（清华大学深圳国际研究生院）
第一作者：谭静（黑龙江大学2023级硕士生），张鹏（清华大学深圳国际研究生院2024级博士生），宋晓晴（黑龙江大学2019级硕士生）
其他作者：张静教授、段春波副教授（黑龙江大学），王锋教授（香港城市大学），张志龙教授（华南理工大学）。
从左到右依次为第一作者谭静，通讯作者许辉教授和韩春苗教授
缘起：一个“天真”的想法与一道世界性难题
时间回溯到2011年。
当时，在有机电致发光领域已小有成绩的许辉教授正在新加坡国立大学刘小钢院士指导下从事博士后研究，方向是有机分子敏化稀土纳米晶。一次与同为博士后，现在香港城市大学任教的王锋教授闲聊后，萌生了一个大胆的念头：“能不能让稀土纳米晶产生电致发光？”
许辉教授2011年博士后研究时期的原始实验记录
这个想法显然“异想天开”。因为稀土纳米晶（镧系掺杂纳米晶）虽然是公认的“发光宝石”，色纯度高、稳定性好、宽色域可调，但它天生绝缘。这导致电荷无法注入，就像一座美丽的海中小岛，可望不可及。
“绝缘”二字，断绝了稀土纳米晶与平板显示、柔性电子、生物成像等光电领域的缘分，成为一道世界性的难题。
破局：不去“硬闯孤岛”，而是“巧建桥梁”
面对这道难题，传统思路是“硬闯”——试图将电荷强行注入纳米晶内部，但这条路被证明走不通。
许辉教授、韩春苗教授与韩三阳副教授、刘小钢院士等组成的跨校团队，在长达十四年的合作中，逐渐达成一种共识：电荷既然自己进不去，我们能不能把电荷所携带的“能量”送进去？
他们另辟蹊径，借鉴自然界“光合作用”的智慧，在稀土纳米晶表面架起了无数座精巧的“有机光电桥梁”——一系列精心设计的功能配体。
团队所提出的有机-无机杂化发光单元设计与能量传递机制示意图。研究团队供图
自许辉教授2013年回国，到韩春苗教授2018年再赴新加坡国立大学接续研究，三支团队始终紧密协作，不断深化对课题的理解。十四年间，他们投入大量时间与精力，持续积累、不断试错，克服重重困难，最终实现了基于绝缘稀土纳米晶的高效电致发光器件。
许辉教授指导团队开展光电性能测试
论文第一作者谭静从师兄宋晓晴手中接过这个已开展三年的课题时，器件信号仍微弱难测。她迎难而上，历经一个多月的反复调试，在无数次“调整-测试-失败”的循环中积累经验。直到那个下午，一束纯净明亮的绿光稳定亮起，所有疲惫瞬间消散。她深刻体会到：“科研最珍贵的不是最闪亮的瞬间，而是经历无数次失败后，依然坚信‘那束光’一定存在的勇气。”
论文的评审过程同样是一场攻坚战。面对审稿人提出的“电致与光致发光颜色存在差异”的质疑，团队认真研究原因，通过周密精巧的实验设计证明这一差异源于电致与光致不同的物理过程。团队还进一步实现了纳米晶的近红外电致发光，在更大光谱范围内验证了这一策略的普适性与应用潜力。这一轮扎实的实验数据，为审稿人展示了一幅美丽的“全色域”稀土画卷。
绽放：一“器”呵成的多彩世界与无限未来
历经淬炼，终见锋芒。基于该策略的电致发光器件性能实现数量级的飞跃。团队制备的绿色电致发光器件，其外量子效率达到5.9%，比未功能化的纳米晶器件提升了76倍。
许辉教授指导谭静制备电致发光器件
“这意味着，未来的显示器件可能不需要为每一种颜色都重新设计复杂的结构，这为简化工艺、降低成本打开了全新的想象空间。”许辉教授展望道。这项成果的意义，远不止于“让一类材料电致发光”。
它打破了“绝缘体无法电致发光”的传统认知，为整个光电材料家族开辟了新的方向。
更重要的是，它展示了一种新的科学研究范式。“我们证明了，通过巧妙的复合技术，可以把不同类型材料的功能集成到一个系统里，取长补短，实现性能的最优化。”许辉教授表示，“这种新的研究范式可以推广到能源、生物、医药等多个领域。”
如今，连接“绝缘小岛”与光电世界的桥梁已然建成。团队将继续向着更亮、更高效、更稳定的目标进军，推动该技术在未来显示、生物医学成像、可穿戴设备等领域的应用，将“科技之光”转化为推动社会经济发展的“产业之光”。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09717-1
