您现在的位置: 首 页 > 科学研究 > 工作简报

华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室工作简报2017年第3期(总第40期)

时间:2017-06-06 16:22      发布人:何秋云      阅读:244

华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室工作简报2017年第3期(总第40期)发光材料与器件国家重点实验室工作简报2017年第3期(总第40期)

摘要:

马兴瑞省长参观发光材料与器件国家重点实验室

5月15日下午,广东省长马兴瑞一行到华南理工大学调研,并参观发光材料与器件国家重点实验室。

在参观完学校的办学成就展和听取国际校区的进展介绍后,马兴瑞省长一行来到发光材料与器件国家重点实验室。曹镛院士向马兴瑞介绍了重点实验室的学科建设、人才培养、科研创新等多方面的情况。马兴瑞对学校和重点实验室取得的成绩做了充分肯定。

省政府党组成员陈云贤,省政府秘书长、办公厅主任李锋,教育厅厅长景李虎,科技厅厅长黄宁生,财政厅厅长曾志权,省政府研究室主任谈静,学校党委党委书记章熙春、校长王迎军、副书记余其俊、副校长朱敏、党委常委陶韶菁、校长助理吴业春、重点实验室主任马於光、材料学院院长彭俊彪及学校相关部处负责人陪同调研参观。

发光材料与器件国家重点实验室举办第四期“明师讲堂”

5月12日,发光材料与器件国家重点实验室开展第四期“明师讲堂”,邀请中国科学院研究员郭传杰做报告。郭传杰以其从事科研和管理近50年的经历,为国重师生做了“科学大家:为人治学的小故事—我的亲历、亲见和亲闻”的精彩报告。郭传杰和大家分享了他在严济慈、竺可桢、钱学森、钱三强、何泽慧、R.Hoffmann等科学大家身边亲历、亲见和亲闻的小故事。这些故事没上过报刊媒体,鲜为人知,但真实有趣,饱含着浓浓的科学精神。实验室师生加深了严谨认真、求真务实的科学态度,并为科学前辈对社会做出的巨大贡献而深深感动。

郭传杰: 研究员、博士生导师,欧亚科学院院士。曾在中科院化学所从事高分子、计算化学科研多年。在化学及科技管理领域获国家科委、中科院一、二等科研成果奖7项,编著或主编《计算机化学:方法与应用》、《中国自然科学的现状与未来》、《维护科学尊严》等书籍10余册。曾任中国科学院党组副书记(1997-2005)、中国科技大学党委书记(2003-2008)。第10、11届全国政协委员。《中国科学院院刊》、《世界研究与发展》等期刊主编。

华南理工大学与美国加州大学圣芭芭拉分校开展双边定期学术研讨会

5月6日至11日,由发光材料与器件国家重点实验室副主任彭俊彪教授带队,师生9人赴美国加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)、国际著名化学家Bazan教授的研究室开展有机光电材料与器件领域的双边学术研讨会。本研讨会以研究生为主,双方共有17个报告,其中发光材料与器件国家重点实验室有7个报告,具体内容涉及有机场效应管材料与器件、有机发光二极管材料与器件、新型TADF发光材料的激子动力学研究、聚合物太阳电池材料与器件、印刷OLED显示屏研究、有机分子半导体薄膜的电学特性、非富勒烯光伏材料与器件、小分子传感材料与器件等,交流的内容广泛而深入,双方参会人员讨论热烈,收获很大。研讨会后,我方参会代表参观了Bazan教授的实验室,包括化学合成、器件制备、性能测试等部分。我方参会研究生感触很深,对UCSB参会的研究生表达能力、拥有浓厚的学术讨论氛围、独立的研究能力、实验室管理整洁有序、研究生动手能力强等方面印象深刻。

华南理工大学-美国加州大学圣芭芭拉分校(SCUT-UCSB)双边学术讨论会由华南理工大学曹镛院士与2000年诺贝尔化学奖得主A. J. Heeger发起,从2008年开始,每年轮流在中美两地召开,以研究生交流为主。2018年,该研讨会将在发光材料与器件国家重点实验室召开。通过以研究生为主的双边学术交流,有效促进了双方人员往来,密切了合作关系,提高了发光材料与器件国家重点实验室在相关领域的科研水平。

发光材料与器件国家重点实验室新增4位“广东特支计划”人才

4月底,2016年广东省“广东特支计划”拟入选人才名单公布,华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室新增4位“广东特支计划”人才。其中马於光教授入选杰出人才,苏仕健教授入选科技创新领军人才,叶柿教授入选科技创新青年拔尖人才,应磊教授入选百千万工程青年拔尖人才。

杰出人才获奖者简介:

马於光, 男,发光材料与器件国家重点实验室主任,教授、博士生导师,国家杰出青年基金,受聘教育部“长江学者”特聘教授,入选“国家百千万工程”,“广东特支计划”杰出人才(南粤百杰)。长期从事有机高分子光电材料基础科学问题、新机制及新结构的研究,发展具有自主知识产权的高性能材料,探索提高器件综合性能的新途径,取得一系列原创性成果。国际上首次报道利用磷光材料提高电致发光器件效率的新原理,提出“热激子”机理和杂化电荷转移态(HLCT)材料结构设计新原则。发表相关论文340余篇,SCI他引4100余次。曾获得教育部优秀科技成果一等奖(2001年、2008年),2009年获国家自然科学二等奖(第一完成人)。

发光材料与器件国家重点实验室新增2位青年千人入选者

5月11日,第十三批国家“千人计划”青年项目(以下简称“青年千人”)和创业人才公布了最终入选名单。经形式审查、通信评审、面试评审、公示及复核、审批等程序,发光材料与器件国家重点实验室有周博、周焱两位博士获批入选,“青年千人”总数增至4人。

“青年千人”项目是国家“千人计划”的重要组成部分,旨在引进一批有潜力的海外优秀青年人才。自2011年实施以来,国内各高校、科研院所高度关注、踊跃参与,是各科研单位必争的一个重要青年人才项目。“青年千人”项目主要面向自然科学或工程技术领域,申请者应为所从事科研领域同龄人中的拔尖人才,有成为该领域学术或技术带头人的发展潜力。

附:第十三批国家“千人计划”青年项目入选者简介

周博,35岁,材料科学与工程学院教授。香港城市大学博士,香港理工大学Research Fellow。主要研究方向为:稀土发光学、光子玻璃与光纤器件、新型光功能材料等领域的研究工作。迄今以第一作者或通讯作者在Nature Nanotech., Adv. Mater., Angew.Chem. Int. Ed., Opt. Lett., Opt. Express, IEEE Photon. Technol. Lett.等期刊发表论文20余篇。曾获香港城市大学卓越科研奖等荣誉奖励。

周焱,33岁,发光材料与器件国家重点实验室拟引进人才。北京大学博士,美国斯坦福大学博士后,现任美国Furcifer Inc. CEO。主要研究方向为:有机共轭半导体材料开发及原型器件加工。以第一作者身份在Nature Communications,AdvancedMaterials,Journal of the American Chemistry Society,ChemicalCommunications,Chemistry of Materials, Journal of Organic Chemistr等期刊上发表高水平论文10篇。共发表署名论文42篇,引用率达2233次。

发光材料与器件国家重点实验室1名博士后入选广东首批珠江人才计划

4月29日,广东省财政厅下发《关于安排2017年省珠江人才支持计划资金的通知》,发光材料与器件国家重点实验室李爽博士后入选广东省首批“珠江人才支持计划”海外青年人才引进计划(博士后资助项目,简称“珠江人才计划博士后”)。

“珠江人才计划博士后”项目是广东省为引进优秀海外博士毕业的青年人才来粤从事博士后研究工作,遴选、培养、留用优秀青年博士后留粤的高层次青年人才项目。项目申请者须在世界排名前200的大学获得博士学位,年龄35周岁以下,首批全省共遴选49人。获资助的人员须全职在申报单位工作满2年。获得资助者,广东省给予100万元经费支持,其中60万元作为在站工作2年的薪酬经费,40万元作为出站留粤工作的安家补贴。

入选人员简介:李爽,女,1988年6月生。2016年4月博士毕业于新加坡国立大学化学系,2016年8月进入华南理工大学材料科学与工程流动站从事博士后研究工作,在Anal. Chem.,Chem. Eur. J., ACS Appl. Mater. Inter.等刊物发表多篇论文。

光电功能材料与器件国际科技合作基地获批广东省国际科技合作基地

4月24日,广东省科学技术厅“2017年度广东省国际科技合作基地批准建设情况”通过公示,由华南理工大学牵头申报的光电功能材料与器件国际科技合作基地获得立项资助。

光电功能材料与器件国际科技合作基地依托发光材料与器件国家重点实验室和材料学院建设,通过联合美国加州大学圣芭芭拉分校聚合物与有机固体研究中心以Bazan教授为核心的国际顶级团队,建立国际合作基地,聚焦和解决有机发光显示、聚合物太阳电池、白光照明关键基础科学与核心技术问题,打造集教学、科研、技术开发为一体的特色国际合作基地,取得国际公认的原创性基础研究和关键技术成果。

这批新建的省国际科技合作基地,是以培育和发展成为国家国际科技合作基地为目标,通过有效整合国内国际创新资源,进一步拓展国家国际科技合作渠道,推进国际科技合作由单一项目合作向“项目—人才—基地”合作模式的转变,促进与国(境)外相关机构建立长期、稳定的战略伙伴关系,推动广东融入全球科技创新网络。

西澳大学校长参观发光材料与器件国家重点实验室

5月19日上午,西澳大学校长Dawn Freshwater,副校长John Dell、副校长Wendy Erber及副校长Iain Watt等一行6人参观华南理工发光材料与器件国家重点实验室。叶轩立教授详细为客人介绍了重点实验室研究方向、人才培养和最新的研究成果等情况,来宾对重点实验室的研究产生了浓厚的兴趣。

科技部督查大型仪器设备开放共享工作

5月16日,根据中央深化改革领导小组办公室的部署,科技部第一督查组赴华南理工大学督查《国务院关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见》的落实情况。督查组由科技部基础司副司长崔拓任组长,专家组成员包括来自科技部基础研究司、省科技厅基础研究与科研条件处、中科院和兄弟高校等单位的专家学者。

本次督查工作包含听取汇报、现场抽查、科研人员访谈和交流总结等环节。督查组一行首先听取了学校关于落实《意见》的工作情况汇报,并对发光材料与器件国家重点实验室等单位现场督查,平台负责人及仪器设备主管负责老师向督查组详细介绍了相关情况。此外,督查组还与参会的科研人员进行了一对一访谈,就学校仪器设备开放共享情况、实验技术人员激励保障、校外开放共享服务等问题进行了深入的沟通和交流。

学校党委副书记余其俊、校长助理吴业春,实验室与设备管理处、科学技术处、人事处、财务处、材料科学与工程学院、发光材料与器件国家重点实验室等单位负责人、教师代表和管理人员参加了督查工作。

发光材料与器件国家重点实验室人才简介:叶轩立教授

叶轩立教授在香港中文大学先后获得学士(2001)及硕士学位(2003),在美国华盛顿大学获得博士学位(2008)并进行博士后研究,2012年入选第二批国家青年千人计划,2013年加入华南理工大学工作至今。目前已发表SCI 论文129篇,近五年75篇,其中影响因子10.0以上39篇,发表工作引起众多国内及国际同行的高度评价和引用,其中他引8000余次,H指数为59, 发表论文中的26篇入选 ESI高被引论文(其中第一及通讯作者9篇),并连续于2014、2015及2016年度入选汤森路透全球“高被引科学家”(材料学科);申请六项中国发明专利,申请一项PCT国际发明专利和已获得两项美国专利;国际会议邀请报告10余次。

多年来一直从事有机光电材料与器件的研究,特别是发展可溶液加工的低成本光伏技术,近年来研究工作主要集中于研究适合印刷制备的大面积有机太阳电池的关键材料、加工工艺及器件结构;发展新型叠层结构以实现有机太阳电池的效率突破;开发高效、稳定及适合印刷制备的钙钛矿太阳电池等三个方面,获得了一系列原创性的研究成果,带动了相关领域的发展。

(一) 研究适合印刷制备的大面积有机太阳电池的关键材料、加工工艺及器件结构

首先,发展了自组装界面材料,开创性地改变界面层加工方法,利用两种带相反离子电荷的共轭聚电解质材料间的静电自组装作用,成功制备了界面膜厚精准可控的大面积器件(Adv. Mater. 2015, 27, 3607. ESI高被引论文)。随后,发展了一类可厚膜加工的n型界面材料,降低了器件性能对界面膜厚的依赖性,可实现界面层在5~100nm范围内的应用加工,且当界面层厚度~50nm时,基于厚度为300nm的吸光层器件效率依然保持在9.5%以上(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2004,ESI高被引论文),这一工作解决了目前印刷加工有机太阳电池器件的技术瓶颈。此外,首次成功制备出非卤溶剂优于常用含卤溶剂体系的高效电池器件,在保持较高效率的同时降低溶剂对人体和环境的危害(Adv. Sci. 2015, 2, 1500095)。这些研究为未来大面积柔性电池器件的转换生产提供了理论依据和技术支持。

(二) 发展新型叠层结构以实现有机太阳电池的效率突破

通过筛选合适的材料体系作为叠层太阳电池的后层电池及前层电池,并设计新型中间层界面材料,成功制备出质子复合中间连接层为全聚合物材料的高效有机叠层太阳电池,实现了当时文献报道的有机太阳电池的最高效率(11.35%),同时可实现效率超过10%的柔性叠层太阳电池(Adv. Mater. 2016, 28, 4817,ESI被引论文)。此外,突破性地自主研发光学模拟系统,成功预测了最优条件下叠层器件的外量子效率及光电流产生趋势,成功指导了器件各层最优厚度的选择,对构建高效叠层太阳电池起到了至关重要的作用(Nat. Photon. 2017, 11, 85)。

(三)开发高效、稳定及适合印刷制备的钙钛矿太阳电池

首先,将不同添加剂加入到钙钛矿前驱体溶液中,实现了晶粒尺寸在20nm~100µm大范围内可调,进而实现了钙钛矿薄膜形貌及稳定性的提升(Small, 2015, 11, 3344. J. Power Sources, 2016, 301, 242. RSC Adv. 2015, 5, 775)。同时,发现特定种类及比例的添加剂可诱导钙钛矿薄膜由三维结构演变为一维及二维层状结构,由此实现了高效蓝光钙钛矿LED器件(Adv. Mater. 2017, 29, 1603157)。

其次,发展了适合钙钛矿太阳电池的新型界面材料。在空穴传输层方面,发展高LUMO及低HOMO能级的醇溶三苯胺类空穴传输层,可有效阻挡电子扩散,最终在含Br的钙钛矿体系中实现了国际领先的1.34 V的开路电压(Adv. Energy Mater. 2015, 6, 1502021,ESI高被引论文)。在电子传输层方面,设计了一种可溶于极性较小醇类溶剂的聚合物PN4N作为阴极界面修饰材料,可改善金属电极与有机层接触界面,提高钙钛矿太阳电池效率(J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 19598. ESI高被引论文);在上述界面工作的基础上,将电子传输层换为LUMO能级更高的富勒烯衍生物C60(CH2)(Ind),可得到更匹配的界面能级差,实现了平面异质结钙钛矿太阳电池效率的突破(18.1%)(Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1602333);同时,发展了一种非富勒烯的聚合物电子传输材料,获得了比PCBM器件更高的光电转换效率,且器件性能对电子传输层厚度的依赖性较低,当其厚度增加至200nm时,器件效率仍可保持在14%以上。(Adv. Energy Mater. 2015, 6, 1501534. ESI高被引论文)。以上工作为钙钛矿太阳电池的卷对卷印刷生产工艺奠定了技术基础。

发光材料与器件国家重点实验室主要研究进展介绍

  1. 绿色溶剂构筑高效全聚合物太阳电池(黄飞课题组)

近年来,通过低成本的技术手段使用清洁能源引起越来越多的关注,聚合物太阳电池(PSCs)因其制备简易、柔性以及可大规模加工的优势应运而生。其中,全聚合物太阳电池(all-PSCs)因其在机械性能以及长期稳定性方面的独特优势而备受关注。尽管all-PSCs的光电转换效率呈现快速上升趋势,但由于全聚合物共混体系倾向于形成较大的微相分离结构,从而限制了其器件性能的提升。与此同时,随着可持续发展观念的深入人心,传统地使用卤代溶剂例如氯苯、氯仿等加工活性层的方法虽然能在一定程度上缓解过度相分离的形成,但该类溶剂的严重环境破坏性及生物毒性却饱受争议。

近期,华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室黄飞教授及应磊副教授致力于在基于酰亚胺功能化的苯并三唑类聚合物给体PTzBI和常用聚合物受体N2200的共混体系中,研究N2200的分子量以及加工溶剂对于共混膜形貌以及器件光伏性能的影响。研究结果表明,选择高分子量的N2200并结合绿色溶剂甲基四氢呋喃(MeTHF)加工活性层时,有利于获得均匀、细小的微相分离结构,有利于活性层内电荷的传输和分离。通过优化器件制作工艺,该全聚合物太阳电池可以获得9.16%的功率转换效率(如图1所示),该效率是目前文献公开报道的全聚合物太阳电池的最高效率,为满足兼顾高效率、长期稳定性以及清洁生产的长远要求提供了新思路。

2.n-型自掺杂小分子电子传输层材料及其在高性能有机太阳电池中的应用(黄飞课题组)

在有机太阳电池中,水/醇溶阴极界面材料不仅具有增强阴极电极对电子的选择和提取能力、降低能垒等一般界面所具有的作用,同时由于具有水/醇溶性,可以避免活性层与界面层的互溶,同时使用水、醇等加工,环境友好。因此,在未来有机光伏器件大规模生产方面具有很大优势。然而,目前发展的多种阴极界面为主链为P-型的材料,由于其本身的电子传输能力很低而在厚膜器件方面的制备方面受限。开发新型高电子迁移率的阴极界面材料对于制备高性能有机光伏器件和厚膜器件十分重要。其中,掺杂是提高材料迁移率的有效方法之一。

近期,华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室黄飞教授研究组刘金菊硕士等人基于DNI和PDI单元通过Sonogashira偶联反应合成了两种具有高平面性、自掺杂性质的n-型水醇溶小分子,NFN和PFP,作为电子传输材料应用于基于PTB7-Th:PC71BM为活性层有机太阳电池中,当其厚度为5nm时可以分别将器件效率提高到8.59%和9.80%。当电子传输层厚度达到60nm时,基于PFP的有机太阳电池的器件效率可以维持在6.79%,而基于NFN的器件效率降低到1.74%。其中,PFP作为电子传输层,光伏器件效率较高的原因是PFP具有较强的自掺杂性能和较高的迁移率。说明高迁移率的水/醇溶共轭小分子作为电子传输材料应用于大面积制备高性能聚合物太阳电池具有更广阔的前景。这些研究工作为设计合成性能优异的电子传输层材料应用于高效有机太阳电池方面提供了一定的参考。

相关成果以《Self-Doped N-Type Small Molecular Electron Transport Materials for High-Performance Organic Solar Cells》为题,发表在SCIENCE CHINA Chemistry (SCIENCE CHINA Chemistry , doi: 10.1007/s11426-017-9057-1)上,作者为Jinju Liu (刘金菊), Nannan Zheng (郑楠楠), Zhicheng Hu(胡志诚), Zhenfeng Wang (王圳峰), Xiye Yang(杨喜业), Fei Huang (黄飞)*, and Yong Cao (曹镛)。相关工作得到了国家科技部,国家自然科学基金和香港创新及科技基金的资助。

5月份境内外学者来国重室访问交流情况

报告人 工作单位 职称 报告题目 时间
郭传杰 中国科学院 研究员 科学大家:做人做科研的小故事——我的亲历、亲见与亲闻 5月12日
刘冬生 清华大学 教授 基于DNA组装的超分子水凝胶 5月12日
黄勃龙 香港理工大学 博士 1、  Energy Conversion Modeling Studies of Persistent Luminescence

2、  Interface Energy Transfer Modeling on Alkali Rare-Earth Fluoride Related Core Shell Nanostructures—For Future Multi-Layer Core Shell Luminescence Materials

5月21日
张洪武 中国科学院 研究员 长余辉纳米发光探针研发及其在活体成像中的应用 5月22日
Ka-Leung Wong 香港浸会大学 博士 Biocompatible lanthanide materials for tumors targeting, imaging and inhibition 5月22日
张伟 科罗拉多大学波德分校 教授 Molecular Architectures and Functional Materials through Dynamic Covalent Assembly 5月23日
杨楚罗 武汉大学 教授 新型有机电致发光材料与器件 5月25日
戴晔 上海大学 副教授 基于飞秒脉冲时空域调控的三维纳米结构直写技术 5月26日