新型稀土雜化及納米復(fù)合光電功能材料項目獲國家自然科學(xué)獎二等獎

1月14日上午，中共中央、國務(wù)院在北京隆重舉行2010年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會，胡錦濤等黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人出席大會并為獲獎代表頒獎。中科院長春應(yīng)化所張洪杰、武志堅、張思遠、蘇鏘為主要完成人的“新型稀土雜化及納米復(fù)合光電功能材料的基礎(chǔ)研究及應(yīng)用探索”項目獲國家自然科學(xué)獎二等獎。

 有機/無機雜化及納米復(fù)合光電功能材料，具有發(fā)光效率高、易耦合到光纖中、加工性能好等特點，有可能應(yīng)用于顯示、激光、光波導(dǎo)放大及熒光免疫分析等諸多領(lǐng)域。其優(yōu)異的性能和重要的應(yīng)用價值使其自問世以來就在信息材料領(lǐng)域占有舉足輕重的位置，并迅速成為國際材料科學(xué)研究的熱點。該研究的難點是傳統(tǒng)的合成方法反應(yīng)周期過長，稀土發(fā)光組分和基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)沒有形成共價鍵，穩(wěn)定性差發(fā)光性能不好。因此，解決上述難題，加速新型稀土雜化及納米復(fù)合光電功能材料的研究，具有十分重要的意義。

長春應(yīng)化所稀土光電材料課題組，注重發(fā)揮在稀土科學(xué)研究中的綜合優(yōu)勢，面向世界科學(xué)發(fā)展前沿和國家戰(zhàn)略需求，聚焦無機固體化學(xué)研究的國際前沿課題，自1995年以來，系統(tǒng)地研究了800多種稀土雜化材料、復(fù)合材料和納米材料的合成、組成、形態(tài)結(jié)構(gòu)與光電等性能的關(guān)系和變化規(guī)律，獲得了一系列的研究成果。 

創(chuàng)新性地將將稀土配合物通過Si-C共價鍵嫁接到有機/無機雜化材料的骨架上和雜化中孔薄膜材料的骨架上，制備出國內(nèi)外未見報道的穩(wěn)定性好、發(fā)光性能優(yōu)異的互穿網(wǎng)絡(luò)雜化材料；以原位法制備了三種稀土（Nd³⁺, Er³⁺, Yb³⁺）干凝膠近紅外雜化發(fā)光材料，實驗和Judd-Ofelt理論計算結(jié)果表明，稀土鉺干凝膠雜化材料在光波導(dǎo)放大方面具有潛在應(yīng)用前景。

合成了氟取代的Eu配合物，并制備了電致發(fā)光器件，其中七氟和五氟配合物的最大亮度達到1000cd/m²，電流效率分別達到4.14，5.41cd/A，流明效率分別達到2.28, 3.11lm/W，已經(jīng)達到或超過了國際上報道的同類型器件的電致發(fā)光性能。制備了基于稀土鏑的器件最大亮度560cd/m²，這是迄今為止報道過的基于Dy配合物的最好器件之一。

率先在單分散的SiO₂納米球表面原位構(gòu)筑和嫁接不同的稀土配合物，成功地獲得了穩(wěn)定性好、高效稀土雜化納米發(fā)光材料；一維碲化銻納米熱電材料的合成取得了突破, 得到了世界上首例單晶碲化銻納米帶，為稀土元素取代銻或碲獲得高效熱電材料奠定了基礎(chǔ)。

合成了一系列以稀土為發(fā)光離子的復(fù)合氧化物，觀察不同波長激發(fā)光源與稀土離子的相互作用與發(fā)光行為；研發(fā)了能夠存儲外界光能的新型稀土信息功能材料，對其作用機理進行了深入研究，并將此類材料應(yīng)用于高能射線探測和個人輻射安全防護、航天和醫(yī)療用的固體輻射劑量材料、信息的光存儲及弱光指示照明等領(lǐng)域。

從計算模擬的角度研究了固體材料中結(jié)構(gòu)與電、磁學(xué)等性能之間的關(guān)系；從元素組成、化學(xué)鍵性質(zhì)等方面研究了材料性質(zhì)與關(guān)鍵功能基元之間的構(gòu)效關(guān)系。所得到的結(jié)論為新型功能材料的組裝、剪裁提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo)。

上述工作在J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater., Chem. Mater.等國內(nèi)外著名期刊上共發(fā)表SCI收錄論文198篇，其中IF>3的48篇。SCI他人正面引用3391次，特別是Chem. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等期刊較大篇幅的引用該工作，受到廣泛好評。課題組參加國際會議25次；獲全國優(yōu)秀博士論文1項；獲中科院優(yōu)秀博士論文1項；已授權(quán)專利16項；獲吉林省科技進步一等獎1項。

該成果的取得，為制備有機/無機雜化及納米復(fù)合光電材料提供了新方法和技術(shù)，解決了國際上沒有解決的難題，為材料的設(shè)計和性能預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)，對于發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的稀土先進材料，將我國的稀土資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢，具有十分重要的現(xiàn)實意義。