地区：上海市 宝山区
关键词：吉林大学;黑龙江大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004562
成果描述：
| 光致激发本征半导体的条件是光子能量大于或等于禁带宽度，因此产生了一个重大科学挑战和多年未解的基础性难题：用光子能量不到禁带宽度一半的连续光激发宽禁带半导体。解决该难题不仅可以将太阳光中占40%以上的近红外光用于污染治理，也将大大地促进低能光子在能源和生物医疗等领域的应用。项目以“低能光子激发宽禁带半导体”为目标，突破了多光子激发、转换效率低、传能效率低等技术瓶颈，发现了近红外光有效激发宽禁带半导体的途径，揭示了其中的客观规律，在国际上率先实现了近红外光光催化；推动了近红外光在光催化制氢、污染物降解、光动力学治疗以及宽禁带半导体光电效应等领域的应用研究。主要发现点如下（文中双引号为他人评价)：提出并实现了低能光子激发宽禁带半导体的物理思想。“首次实现了近红外光对TiO<,2>宽禁带半导体的激发和红外光光催化”；“成功地演示了红外太阳光照射下的光催化”，发现其主要物理机制为“镧系离子向宽禁带半导体的能量传递”；在国际上率先将催化波长拓展到了红外光谱区；被西班牙马德里高等研究中心终身科学家Coronado教授等多位知名学者誉为“创新、巧妙、优美的解决方案”。发现了金纳米颗粒对光频上转换在全光谱波段的增强效应；提出了光频上转换非共振场增强的新概念；建立了利用该效应降低光频上转换激发阈值的新方法。利用纳米金修饰，“实现了紫外上转换荧光高达109倍的增强”，“获得了最高的增益系数”，将上转换材料的激发阈值降低了一个数量级;“发现了NaLuF<,4>是比NaYF<,4>更加优异的上转换发光基质”，促进了以NaLuF<,4>为基质的上转换发光材料在近红外光催化和生物信息等领域的应用研究。发现了极高阶多光子光频上转换现象；发现了镧系离子非常规能级的辐射跃迁；获得了高亮度白色上转换焚光发射，实现了对多个不同光子过程的复杂操控。发现了6个光子以上的极高阶多光子光频上转换，“很好地建立了超过5个红外光子累加”的光频转换模型；发现了Tm<'3+>离子<'3>P<,2>等多个非常规能级的辐射跃迁；获得了“高亮度白色上转换荧光发射”，实现了对多个不同光子过程的复杂操控，为低能光子激发宽禁带半导体的研究奠定了坚实基础。20篇主要论文总他引994次，SCI他引902次；8篇代表性论文总他引577次，SCI他引519次；获中国发明专利授权5件；作国际会议大会邀请报告12次、邀请报告33次；相关研究工作多次得到Nat. Photonics、Nat. Mater.、Nat. Nanotechnol.、Chem. Rev.等国际权威科学期刊的引用。第一完成人秦伟平进入爱思唯尔发布的2014年中国高被引学者榜单。加拿大首席科学家（Canada Research Chair Tier I) N.R. Branda教授称赞项目组报道的纳米颗粒是“卓越的(excellent)候选材料”；日本东北大学S. Yin教授肯定“秦首次(firstly)演示了近红外光光催化”；意大利萨兰托大学高级研究员Cozzoli用smart(巧妙的)评价了材料的功能结构；瑞士发光学家Bünzli教授称其为“一个优雅简洁的(elegant)解决方案”。法国De_Richter教授用novel一词肯定了研究结果的创新性。 |
