导读： 2021年10月，苏州大学光电科学与工程学院陈林森研究员、乔文教授的研究团队以Foveated glasses-free 3D display with ultrawide field of view via a large-scale 2D-metagrating complex为题在《Light: Science & Applications 》发表文章。团队设计了一种二维超构光栅阵列，通过调制入射光场的相位，形成点、线、面不同形状的混合视角。根据人眼视网膜上视锥细胞分布特征，创新地提出了信息密度渐变3D显示。通过结合LCD平板，获得了超宽视角（160度）、彩色、无暗区的动态3D显示效果。该系统结构紧凑轻薄，在移动电子显示终端具有应用前景。以此研究成果为基础的全球首款向量光场全息3D显示器受邀在华星光电全球伙伴大会上亮相。以上成果为今后大尺寸3D显示的研究发展和深度合作，打通了新途径，为我国显示产业的跨代发展与率先工业化，展示了光明前景。相信在不久的未来，在3D显示领域，我国一定能形成自主可控关键核心技术、重大工程装备和引领性的产业应用。在十四五国家相关科技政策支持下，学院将持续加强原创性、前瞻性的科学研究和高端人才培养工作，并通过产业链合作，积极推动科研成果应用转化，为加快创新型国家建设作出应有的贡献。论文信息：Hua JY., Hua EK., Zhou FB., et al. Foveated glasses-free 3D display with ultrawide field of view via a large-scale 2D-metagrating complex. Light Sci Appl 10, 213 (2021). 论文地址：https://doi.org/10.1038/s41377-021-00651-1

关键词：显示,scale,ultrawide,element,field,free,glasses,large,metagrating,not

导读： 清华大学摩擦学国家重点实验室智能与生物机械研究室在AFM上报道摩擦纳米发电机利用容性供能策略驱动交流电致发光器件在过去的几十年中，可以覆盖在大面积柔性基底上的电子系统因为可以很容易实现基于晶片的电子产品所不能实现的应用场景，受到越来越多的关注。柔性可拉伸发光器件是柔性可拉伸电子设备的一个分支，较低的制备成本和良好的机械拉伸性使得柔性光电器件在众多应用领域都具有无可替代的优势，将广泛应用于未来的可折叠和可扩展的平板显示器、可穿戴健康检测器和体内生物医学成像等领域。交流驱动的电致发光器件（Alternative Current Electroluminescent, ACEL）是柔性可发光器件中的一种，具有发光均匀，功耗低，丝网印刷工艺成本低，重量轻和形状灵活等优点，是如今市场上用于平面和柔性大面积光源的唯一成熟技术。由于交流电致发光器件发出的光均匀，可以大面积制备，因此广泛用于装饰照明，气体传感器和半导体制造过程中的其他光源，也可以用于便携式电子设备，类似墙纸的薄膜型固态照明和显示屏等等。除此之外，可拉伸的ACEL器件还具有固有的可拉伸性，低功耗，出色的可靠性和超长的使用寿命，可提供明亮的照明度。然而，ACEL固有的高驱动电压限制了它们的广泛应用，并且要实现可拉伸柔性ACEL的实际应用，亟需在保证ACEL具有一定亮度的同时使其摆脱对能源供应系统的依赖，从而使得ACEL具有轻便性和佩戴的舒适性。ACEL对现有的能源供应系统具有很高的依赖性，严重影响其在人机交互、可穿戴服饰、软体机器人、自供电监控和便携电子设备等领域的实际应用。与此同时，电子技术的迅猛发展为我们带来了更加智能的生活，能够摆脱传统笨重的电池和电缆的自供电系统是一个新兴趋势，可能会推动世界变得更加智能和经济。在这方面，对于独立的无线的和免维护的设备和系统，迫切需要新的绿色能源方法。因为机械能几乎全天候可用，可以将来自环境的机械能作为可持续自给自足的能源来收集的摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator, TENG）是一项迫切需要的技术。 近日，由清华大学摩擦学国家重点实验室季林红教授、程嘉副研究员的科研团队提出了一种新型的电容器件驱动策略，与之结合的摩擦纳米发电机可以高效驱动诸如ACEL的电容式器件。电容驱动策略可以在不受器件面积、材料、环境湿度等限制下显著提升TENG的输出电压。峰值电压是传统方法的2.3倍，转移的电荷增加到3.4倍。最终制备出基于摩擦纳米发电机的自供能电致发光器件，器件结构紧凑，输出性能优异，并具有很高的柔性和便携性，可应用于柔性机器人、柔性显示器、智能皮肤和可穿戴电子产品等领域。此外，这种容性驱动电路策略对于那些需要高压交流的容性负载是通用的，可有效提升摩擦纳米发电机的输出电压和电流的幅度。该技术对于探索提高TENG输出性能的新型机制与方法具有重要指导与借鉴意义。 相关研究论文以题为“Alternating Current Electroluminescent Device Powered by Triboelectric Nanogenerator with Capacitively Driven Circuit Strategy ”于2021年11月6日在国际期刊《Advanced Functional Materials》上在线发表。 论文网址链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202106411图1 电路原理与复合器件的结构图2 电路效果验证与应用展示 清华大学为论文第一单位，论文共同第一作者为清华大学硕士研究生刘旭和烟台大学硕士研究生张茂源（联合培养），季林红教授为研究团队负责人，程嘉副研究员为论文通讯作者。该研究获得国家自然科学基金（No. 52075286）、国家科技重大科技专项（No. 2011ZX02403）等项目的资助。 论文信息： Alternating Current Electroluminescent Device Powered by Triboelectric Nanogenerator with Capacitively Driven Circuit Strategy Xu Liu, Maoyuan Zhang, Ze Yang, Hao Wang, Jiaqi Chen, Zhaozheng Wang, Yijia Lu, Yibao Chen, Linhong Ji, Jia Cheng* Advanced Functional Materials DOI: 10.1002/adfm.202106411 期刊简介： 《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）是德国Wiley出版集团旗下知名期刊之一，主要关注材料科学、纳米科学、物理化学以及生物领域的突破性进展。2020年影响因子为18.808，中科院2020年SCI期刊分区工程技术大类Q1区。

关键词：器件,柔性,ACEL,驱动,论文,纳米,拉伸,摩擦,发电机,智能

导读： 追光逐电 重塑视觉 “超高速脉冲相机”研发与转化之路超高速脉冲相机拍摄演示。郑金武摄■记者 郑金武在近日举行的“十三五”科技成果展上，北京大学计算机科学技术系教授、北京智源人工智能研究院院长黄铁军团队的“超高速脉冲相机”项目，作为“学科交叉促进重大原始创新”成果展出，引起公众广泛关注。“这项成果的研发，得益于2015年北京市科委推动的‘脑科学研究’专项。在专项的连续资助、学校的支持下，我们最终在探索视觉信息处理新路径方面取得了进展。”谈及项目的研发，黄铁军感慨良多。近期，北京大学、智源研究院等积极支持超高速脉冲相机的产业化，与北大科技成果转化基金合作成立产业化公司，推动成果转化。黄铁军希望，超高速脉冲相机能“形成高速相机自主技术知识产权和标准体系，促进我国引领视频和视觉产业发展方向”。不彻底的“伪革命”2015年9月，北京市科委宣布启动“脑科学研究”专项工作，汇集北京大学、清华大学、北京师范大学、军事医学科学院等十多家单位参与，并确定从脑认知与脑医学、脑认知与类脑计算两个方向重点开展。黄铁军团队正是北京市“脑科学研究”专项的重要参与力量之一。自2015年以来，“我们团队得到了北京市科委每两年1期、连续3期的资助”。黄铁军介绍。相机是对人类生活和生产影响最大的发明之一。自照相技术发明以来，相机历经胶片、数码等阶段的变革，至今已然成为手机的标配。有人因此认为，相机已经完成了数字革命。“实际上，这只是一场不彻底的‘伪革命’。”黄铁军介绍，“传统相机是工业革命时代化学技术的产物，数码相机虽然抛弃了胶片，但仍然采用图像和视频记录光学信息，观念上还停留在化学时代，不能有效表达光的高速变化过程。这已成为数字时代和智能时代束缚视觉技术创新的最大瓶颈。”例如，传统的照相机在拍照时，存在曝光时间两难问题。要想增加图像的细节层次、动态范围，则相机必须增加曝光时间，而要抓拍高速运动的物体、场景，又要减少曝光时间。再如，电影的视频帧率（每秒的图像数）是24、电视是30，因此要显示频率超过24赫兹或30赫兹的运动现象，电影和电视是不能做到的。在生活中也不乏这样的例子，如向前行驶的车轮，在电影里可能会出现倒转现象。人看电影电视可以忍受这种错误，但机器视觉采用视频作为“眼睛”，就不仅“看不清”高速过程，还可能发生致命错误。以自动驾驶为例，目前采用的摄像头帧率最高不超过100赫兹，因此就看不清快过100赫兹的高速过程，可能对从遮挡物后突然出现的人“视而不见”。超高速脉冲相机从视觉表示模型层面颠覆了图像和视频概念。黄铁军介绍，在超高速脉冲相机中，图像的每个像素独立工作，将物体反射的高速光子流转换成高速比特流，完整记录了光的变化过程，从而彻底打破了化学时代形成的视频概念藩篱，实现追光逐电，重构出高速连续影像，是真正的“数字相机”。学科交叉促进协同创新在超高速脉冲相机研发过程中，为探索视觉信息处理新路径，黄铁军团队和北大生命学院、医学部等深度合作，借鉴生物视觉原理，发明了脉冲视觉模型，研制出比影视视频快千倍的超高速脉冲视觉芯片，实现了超高速连续成像和目标跟踪识别。推动脑科学与计算机科学、信息科学交叉融合和协同创新，是北京“脑科学研究”专项的重要特色。“北京在脑科学研究方面，拥有全国最完整的学科布局。”北京市科委、中关村管委会主任许强表示。据悉，在脑认知领域，北京师范大学和中科院生物物理研究所拥有国家级脑科学重点实验室，北大、清华也分别成立了研究机构；在脑医学研究方面，北京拥有中国医学科学院及北京协和医院、解放军总医院、首都医科大学附属天坛医院等一批脑医学研究和脑疾病研究的优势机构；在类脑计算方面，包括北大、清华、中科院自动化研究所、中科院计算技术研究所等在内的全国骨干研究单位都在北京聚集。为促进脑科学研究成果转化，实现研究成果服务经济社会发展，北京市科委积极整合优势资源力量，建立以新型研发机构为核心的工作组织模式，不仅鼓励研究机构内部整合力量，更支持在北京地区用新体制、新机制整体构建跨部门的脑科学协同创新研究中心。在北京“脑科学研究”专项推动下，北京大学成立了由生命科学学院、信息科学学院、工学院、心理学系、基础医学部等开展学科交叉研究的“脑科学与类脑研究中心”。彼时，黄铁军团队启动了“大脑初级视觉系统解析仿真”课题，联合生命、医学等学科团队开展了生物视网膜精细仿真、超高速运动对象监测跟踪与识别、超高速视觉系统等方面的研究。“一直以来，北京市科委都在努力推进创新主体间协同创新，建立产学研用协同创新的工作模式，鼓励企业早期进入。”北京市科委相关负责人表示。创新机制推动成果转化推动超高速脉冲相机成果的转化应用，是黄铁军团队的期盼。“事实上，今天广泛普及的CMOS感光器件，时间灵敏度已经达到数十纳秒，采用我们的超高速脉冲相机这种新模型，可以达到‘化腐朽为神奇’的效果，实现数万赫兹乃至更高的时域采样，记录极快的物理过程。”黄铁军表示。超高速脉冲相机解放了被传统视频束缚的机器视觉。在工业领域如高铁安全、电力巡检、高速轮机不停机监测、智能制造中的机器视觉等，民用领域如智能交通、辅助驾驶、司法取证、体育判罚等，消费电子领域如相机、影视媒体等，超高速脉冲相机都具有巨大应用潜力。“超高速脉冲相机在视觉领域的作用，类似于移动通信领域CDMA颠覆了GSM，将引发视频和视觉产业的重新洗牌，重塑视觉信息处理技术体系。”黄铁军表示，超高速脉冲相机有望不断创造新的应用场景，上下游相关产业也将受带动效应影响，迎来多轮增长。2018年11月，北京智源人工智能研究院成立，黄铁军出任智源研究院院长。按照规划部署，智源研究院将支持科学家勇闯人工智能科技前沿“无人区”，引领人工智能学科前沿和技术创新方向，支撑人工智能产业发展，促进人工智能深度应用。为推动超高速脉冲相机项目的转化应用，智源研究院创新组织方式，成立了“视网膜芯片技术创新中心”，专门负责推动超高速脉冲相机的应用研发。按照国家加快成果转化相关政策，北京大学也积极支持脉冲视觉芯片产业化，与北大科技成果转化基金合作，成立了脉冲视觉（北京）科技有限公司，开展成果产业化工作。该公司专注于脉冲视觉芯片、模组和系统产品研发，针对超高速、高灵敏等视觉应用场景，提供芯片、模组及解决方案。目前，黄铁军团队开发的第一款超高速脉冲视觉芯片设定的采样频率达4万赫兹，比人类视觉和普通相机快1000倍。实际测试表明，脉冲相机能够对相对速度700公里/小时的对侧高铁清晰成像；在北大6马赫高超声速风洞实验现场，脉冲相机也能够清晰观测高超声速气流激波形成和变化过程。今年7月召开的国务院常务会议在“部署进一步改革完善中央财政科研经费管理，给予科研人员更大经费管理自主权”时提出，要“支持新型研发机构实行‘预算+负面清单’管理模式，除特殊规定外，财政资金支持产生的科技成果及知识产权由新型研发机构依法取得、自主决定转化及推广应用”。“我们根据国家的有关政策精神，按照新型研发机构建设的要求，在智源研究院设立了智能信息处理、认知知识图谱、安全人工智能等十多个创新中心，以推动AI原创成果转化及产业发展。”智源研究院产业发展总监李军介绍。“高速、实时、智能”是视觉行业高端应用的难点和痛点。黄铁军表示，超高速脉冲相机芯片和系统在行业高端应用上具有领先优势。“希望超高速脉冲相机能广泛应用于高铁、电力、制造等工业监测场景，自动驾驶、车路协同等领域，以及高速手机摄像头等消费电子领域，从而全面替代传统视频系统。”《中国科学报》 （2021-11-03 第3版 转移转化）

关键词：脉冲,超高速,视觉,铁军,转化,脑科学,研发,视频,创新,推动

导读： 便携、柔性的人机交互器件在物联网、智能机器人等领域具有重要作用，用户能够通过它们完成与系统的信息交换，或向系统发送指令。受生命体通过离子定向迁移传递生理电信号的启发，离子导电水凝胶材料被广泛应用于设计制作柔性可拉伸电子器件。然而水凝胶中的水在低温环境下会结冰，导致材料变脆，离子电导率下降，制约了其适用温度的范围。如何设计耐低温柔性导电凝胶，并在此基础上制作具有广泛应用前景的智能人机交互器件仍是一个挑战。近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队基于对聚合物凝胶领域的长期研究，受树蛙等抗冻生物的启发，开发了一种基于有机凝胶的人机交互材料与器件。该工作通过溶剂置换的方法设计了一种由聚丙烯酰胺、纳米粘土交联网络和乙二醇、水二元溶剂为分散介质组成的有机凝胶（图1）。纳米粘土在作为物理吸附交联点的同时还提供了可移动的自由离子，使其具有离子导电性。乙二醇的引入赋予了该有机凝胶良好的抗冻性能，包括-0℃下良好的可拉伸性（700%）、离子电导率（1.5×10-3 S m-1）、透明度（91%）以及自修复性。进一步以有机凝胶为电极与弹性体组装制备了摩擦纳米发电机（TENG），得益于有机凝胶良好的抗冻性能，该有机凝胶TENG在-30℃仍保留了良好的发电性能。研究人员将其进一步附着在手指上，开发了一种可穿戴的人机交互键盘。TENG在与其他物体接触分离的过程中能够产生相应的电压信号，这些电压信号被收集、编码，最终能够将对应文字信息显示在显示器上（图2）。该工作为凝胶材料在人机交互领域的应用提供了新的思路。相关工作以Anti-freezing Organohydrogel Triboelectric Nanogenerator toward Highly Efficient and Flexible Human-machine Interaction at -30℃为题发表在Nano Energy上。研究工作得到了国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究项目、浙江省自然科学基金、宁波市科技创新2025重大项目、宁波市自然科学基金、中德合作国际交流项目以及王宽诚教育基金等项目的支持。图1 基于有机凝胶的人机交互设备制备及工作原理示意图图2 基于有机凝胶的人机交互设备的应用展示

关键词：凝胶,有机,人机交互,离子,柔性,智能,纳米,TENG,设计,基金

导读： 苏州大学光电科学与工程学院陈林森研究员、乔文教授在光学领域顶级学术期刊《Light: Science & Applications》(SCI一区，影响因子：17.78)上发表题为“Foveated glasses-free 3D display with ultrawide field of view via a large-scale 2D-metagrating complex”的研究论文。裸眼3D显示是一项能将真实场景中的物体和人，通过手机、电脑等显示屏生动再现的技术，将有望开创新一代移动电子设备显示产业。然而，受到平板显示器分辨率的制约，现有裸眼3D显示存在视场角、空间分辨率和角度分辨率之间的矛盾问题。为了解决这一难题，苏州大学光电科学与工程学院陈林森研究员、乔文教授提出信息密度渐变的通用视点设计方法。论文中通过设计一种二维超构光栅阵列，调制入射光场的相位，形成点、线、面不同形状的混合视角。结合LCD显示平板，获得了超宽视角、彩色、无暗区的动态3D显示效果。该系统结构紧凑轻薄，为显示技术的跨代发展，展示出光明前景。研究人员受人眼视网膜成像策略的启发，提出了一种3D显示的通用方法：即根据观察频率来投射空间上变密度的图像信息。在使用频率高的中间视区，投射密集排布的视角；而在使用频率低的边缘视区，投射稀疏排布的视角。这需要解决以下难题：（1）视角之间的角度间隔需要空间可变；（2）各个视角的光场图案需要精确调制，消除重叠区域，以避免图像串扰；（3）相邻视角间的间隙需要避免，以消除过渡暗区；（4）需要实现大幅面密排微纳结构的高精度制备（5英寸-32英寸）。论文展现了课题组在裸眼3D显示方面的重要进展：实验中首先制备了6英寸单色视角调制板，共包含432万个像素单元结构，与镂空掩膜板结合，实现了横向160°视场的单色水平信息密度渐变3D显示。此外，成功搭建了动态彩色信息密度渐变裸眼3D显示系统，系统厚度仅2 mm，具有运动视差的视场角达到了创纪录的160°。该工作得到了国家自然科学基金（61975140, 62075145）、江苏省自然科学基金（BK20192003）和苏州市自然科学基金（SYG201930）等项目的支持。下图依次为信息密度渐变3D显示的示意图和实验效果图。 文章链接：https://doi.org/10.1038/s41377-021-00651-1

关键词：显示,视角,密度,渐变,裸眼,调制,分辨率,空间,系统,英寸

导读： 在位于中国东北辽西地区的热河生物群，科学家在1.25亿年前的尾羽龙化石中发现了保存完好的软骨细胞；发现了一些健康状态下“化石化”的软骨细胞，以及一些快要凋亡的软骨细胞；这些细胞的细胞核中可能还保存了细丝状的染色质，后续需要更精准的测试进一步确定这些细胞的生化特性。9月24日，《通讯生物学》（Communications Biology）报道了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所与山东天宇自然博物馆在我国辽西朝阳地区一具1.25亿年前恐龙的骨骼中发现的一组保存完好的软骨细胞。这具恐龙化石属于窃蛋龙类的尾羽龙，因其特别的长尾羽而得名，体型近似于现代的孔雀，与其他一些带毛恐龙、翼龙和原始鸟类共同生活在早白垩世的湖边生境。近年来，越来越多的证据显示这些特异埋藏并保存下来的化石（包括皮肤衍生物和软骨细胞）与火山灰的快速沉积掩埋作用关系密切。这些富含矿物的细粒介质能够保护远古生物的内部组织结构，以至于在原生的微观层面，如在细胞级别上均有保留。研究团队提取尾羽龙股骨远端的一块靠近关节部分的骨骼，经过脱钙后，并运用一系列显微成像技术手段来分析其微观结构，发现恐龙死后其软骨细胞经历了硅化，这一硅化过程或是软骨细胞完整形态得以保存的主要原因。研究发现，在这些细胞中，一些是健康的形态，而另一些细胞则显示出不那么健康的多孔构造，处于细胞死亡的过程中。这些软骨细胞的死亡过程或发生在恐龙个体存活的时候。细胞凋亡是生物体内自然发生的现象，而把化石里的细胞定位到一个细胞生长周期之中的某个特定阶段，这是古生物学研究的新发现。这也是研究团队尝试的探索方向——从细胞水平，深化对化石的认识。科研团队提取部分细胞，利用生化的方法进行染色分析，使用苏木精素（一种用来染细胞核的紫色化学物质），令其中一个软骨细胞的细胞核以及细丝状的染色质显现出来，这表明1.25亿年前的恐龙化石中或有原始生物分子的存在。DNA是细胞中染色质重要组成成分，该研究初步显示出恐龙细胞DNA存在的可能性，这一结论仍需要更精密的测试支持。研究团队将展开深入研究，包括更有效的和更有针对性的染色或测试方法的应用。该研究揭示恐龙骨骼中的有机物质并没有像人们理解的那样完全“石化”，至少在软骨细胞中还存有恐龙本身的有机分子。论文链接 热河生物群的尾羽龙复原图（郑秋旸 供图）尾羽龙腿骨软骨细胞的显微照片；其中，一个细胞中有经过染色而显示出的细胞核，以及暗色的细丝状染色质。古脊椎所外籍副研究员Alida Bailleul供图

关键词：细胞,软骨,恐龙,化石,尾羽,保存,染色质,细胞核,显示,染色

导读： 加密墨水、隐形指纹识别、余辉显示屏…… 黄维院士团队实现高效蓝色室温磷光及一光多用提起夜明珠，人们都不会觉得陌生，它在黑暗中发的光正是磷光。随着技术的发展，人们不仅可以“炮制”像夜明珠一样的磷光材料，而且赋予它照明以外的多种用途。近日，西北工业大学黄维院士、南京工业大学教授安众福联合新加坡国立大学教授刘小钢提出“发色团限域”策略，利用最简单的分子实现最优异的磷光性能。研究团队还“一光多用”，开发出具有多重应用价值的磷光材料器件。冲破“瓶颈”抑制猝灭蓝光，作为光的三原色之一，是固态照明和全彩显示的核心组分，同时在生物医学、光通讯等领域也展现出广阔的应用前景。2014年诺贝尔物理学奖就颁给了“高亮度蓝色发光二极管（LED）”的三位发明者。目前，各种蓝光材料广泛得到研究开发，有机室温磷光材料正是其中炙手可热的热点前沿领域之一。磷光材料，是一种在某种波长的入射光（如紫外可见光，X、β、γ等高能射线等）照射下能发出磷光的材料，且激发停止后仍然可发光（激发停止后不能发光的为荧光）。因此，长余辉是磷光材料的一大特点。不过，构筑长寿命、高效率的蓝色室温磷光一直存在瓶颈。“通常，获得高效率的室温磷光需要满足两个基本条件：有效促进单/三线态激子间系间窜越，这主要依赖于分子结构设计；有效抑制三线态激子的猝灭，即让光子产生的数量在短时间内难以衰减或消失。”文章共同通讯作者、中科院院士黄维向《中国科学报》解释。他表示，目前晶体工程是一种有效抑制三线态激子猝灭的策略。但晶体中的一种弱相互作用——分子间π-π堆积，却成为构筑高效蓝色磷光的主要瓶颈。一方面，它非常容易导致三线态激子间的猝灭，给效率提高造成很大困难；另一方面，它还会使发色团共轭度增加，发光红移，难于实现蓝色磷光。针对这一挑战，联合团队前期对聚集态磷光的理解和对低温77K下溶液单分子态磷光现象的思考，利用强作用力的离子键，创造性地提出了“发色团限域”策略，成功构筑了具有分子态高效室温磷光的有机离子晶体材料。“笼锁”发色团 创造新记录在8月23日发表于《自然—材料》的研究中，黄维等以均苯四甲酸（PMA）多羧酸化合物为研究模型，合成了均苯四甲酸四钠盐（TSP）的高效蓝色室温磷光离子晶体材料。他们发现，光激发后，有机离子晶体TSP呈现肉眼可视的明亮蓝色长余辉现象，余辉持续时间3秒有余（通常是指关闭激发光后，发光物质能持续发光超过100毫秒以上的发光现象）。其稳态光致发光光谱和磷光光谱几乎完全重叠，仅在325纳米处出现一个极小的荧光峰，磷光效率高达66.9%。实现这一成绩，是因为研究者独辟蹊径，找到一种办法“对付”发色团——能对光辐射产生吸收、具有高的激子跃迁速率的芳香功能基团。“由于离子键没有方向性和饱和性，使得分子周围可以结合众多的抗衡离子。离子化的发色团被抗衡离子完全包围，如同孤立在一个笼子当中，与周围发色团完全隔离，限域在一个刚性、孤立的环境中。”论文共同通讯作者安众福比喻说，“同时，羧酸基团不仅可以形成离子键，而且还有利于促进激子的系间窜越。”对此，一位审稿人评价称，“这项研究以一种极好的方式，一种新的策略，解释了在室温下从纯有机化合物中获得高效的蓝色磷光。作者对利用离子键将磷光分子限制成刚性结构进行了有趣的研究。”在进一步研究中，作者发现离子晶体TSP拥有类似低温稀溶液单分子态磷光的性质。通过单晶分析，他们确认离子化的发色团被抗衡离子完全包围。理论计算也表明，离子化后的结构，其自旋轨道耦合常数得到了显著的提高，为实现高效磷光提供条件。为了证实这一猜想，研究者又合成了均苯四甲酸二钠盐（DSP），从侧面论证了刚性、孤立的分子态模式对磷光性能提升的重要性。单晶分析再次表明，发色团之间存在明显的π-π堆积，以及π-π堆积会使发色团共轭度增加，DSP发黄绿光余辉，并且效率非常低，难于实现高效的分子态蓝色磷光。以此为基础，黄维等进一步验证了“发色团限域”策略实现分子态高效室温磷光的普适性。该团队调整抗衡离子和发色团单元，设计合成了5个蓝色磷光材料、2个绿色磷光材料和5个黄色磷光材料，均实现了长寿命、高效室温磷光。其中，他们实现了高达96.5%的世界纪录级的蓝色室温磷光发光。“蓝光，作为光的三原色之一，是照明和全彩显示方面至关重要。但绿光和红光其他颜色也必不可少，尤其在构筑白光方面。我们一直致力于实现高效、长寿命的白色磷光和全彩余辉显示，这就需要各个颜色的材料按照比例混合实现。”黄维希望，未来能够实现全彩余辉显示。创意应用 撬动未来创新科技，研有所用。除了理论创新，黄维等还实现了新材料在多个领域的创意应用，有助用技术撬动未来。余辉显示屏是其中一大创举。利用新型磷光材料的高效长余辉特性，研究团队首次实现了这一材料在余辉显示领域的应用。据安众福介绍，在日常生活中，这种新型显示屏可应用于信息显示（包括数字、文字、图案、动画等）、路径追踪、路标警示灯、信号灯等，以及生活中闪烁灯光的装饰。在科技前沿乃至国防军工方面，余辉显示器件在雷达显示屏、以及深海或太空的极端环境下的显示方面都有巨大的应用潜力。同时，研究团队基于离子晶体TSP制备了加密墨水。普通日光下，它不能显示加密信息；关掉光源后，会呈现出“材料”加密信息。该材料还具有优异的喷墨打印加工性能，可以快速、高精度的进行数字、文字、图案、条形码、二维码等的打印，有望应用于信息加密、信息传输、智能识别和商标防伪等场景。此外，由于这类离子化合物能够与指纹中的油脂等富羟基结构结合，该团队成功将其应用到了指纹识别中，其识别程度极高，甚至指纹中的呼吸孔均能成功识别。值得一提的是，该材料黏附指纹的能力极强，在鼠标、手机、水杯、档案袋、金属等日常生活中常见物体上，对指纹均能很好的显示出来，有望应用到刑侦案件的指纹提取中。高效蓝色磷光材料的信息加密、指纹识别和余辉显示器件的应用。a，喷墨打印实现加密应用的流程图。b，喷墨打印技术实现信息“材料”的加密。c，复杂图案的清晰打印。d，指纹识别应用。e，均匀的TSP薄膜。f，余辉显示器件的数字显示。g，余辉显示器件的路径显示。h，余辉显示器件模拟雷达应用。黄维等供图“新增的应用令人印象深刻，使有机磷光材料的范围更加明确。”一位审稿人评价称。另有审稿人指出，作者研究了一些性质非常有趣的极简化合物，“相信它会引起广大读者的兴趣”。正如审稿人的评价，作者表示，这项研究对理解有机磷光材料分子结构、堆积方式与发光性能的关联机制具有重要意义，同时为纯有机室温磷光材料迈向新应用奠定了基础。相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41563-021-01073-5

关键词：磷光,蓝色,高效,室温,显示,分子,离子,发光,加密,发色团

导读： 近日，深圳大学化学与环境工程学院余振强副教授课题组与天津大学任相魁副教授课题组合作在《ACS Applied Materials & Interfaces》（影响因子9.229，中科院JCR 1区，TOP期刊）上发表了《Peripherally Modified Tetraphenylethene: Emerging as a Room-Temperature Luminescent Disc-Like Nematic Liquid Crystal》的研究论文（ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13, 35207-35213）。该文章第一作者为深圳大学硕士毕业生栗佳骅（现北京大学博士后），通讯作者为深圳大学余振强副教授和天津大学任相魁副教授。深圳大学为第一通讯单位。研究成果受国家自然科学基金、广东省自然科学基金和深圳市科技创新委员会等项目资金支持。液晶显示器因其轻薄、耗电量小、显示色彩真实等特点在多种场合得到广泛应用。传统的液晶显示设备使用棒状室温向列相液晶为液晶层，传统液晶不发光且不均匀的窄视角成为一个不可忽视的问题。此外，当前的液晶显示设备中包含背光源、偏振片等大量的光学部件造成能量利用率较小，存在较大的提升空间。本文巧妙地将聚集诱导发光（AIE）的概念与液晶相结合，合成出一种具有类盘状结构的室温发光液晶分子1（如图1所示）。与大多数盘状液晶材料不同，类盘状结构的分子1在室温附近形成的盘状向列相液晶有助于解决棒状液晶分子的视角缺陷。此外，AIE特性赋予了这种材料良好的发光性能：在本体状态下，该物质可发出460 nm左右的天蓝色荧光，且液晶态发光量子效率高达49%。这种室温类盘状发光液晶为显示器部件提高能量利用率提供了一种可能的方案。图1 分子1的化学结构及其在日光（下左）和在紫外光（下右）下的照片。该物质的室温向列相液晶赋予了材料良好的流动性，可以作为有机溶剂溶解实验室合成的发红光的有机染料分子（如图2所示）。光谱实验表明：随着红光染料掺杂比的逐步提高，混合物的发光颜色可逐渐从发蓝光经由发白光最终变为发橙红光。可喜的是，这种混合物即便放置半年也不会出现明显的相分离，在大面积显示设备制造领域具有更光明应用前景。图2 白光混合物的调制过程。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c10243

关键词：液晶,发光,分子,室温,深圳大学,副教授,混合物,结构,类盘,利用率

导读： 近日，我院纳米光子学团队曾若生教授指导博士研究生任淼同学，完成了以“Advances and Challenges in Two‑Dimensional Organic–Inorganic Hybrid Perovskites Toward High‑Performance Light‑Emitting Diodes”为题的综述论文，论文近日在《Nano-Micro Letters》发表。该研究工作得到了国家自然科学基金，广西自然科学基金创新研究团队项目经费资助。 论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-021-00685-5 论文作者：任淼、曹盛、赵家龙、邹炳锁、曾若生* 二维钙钛矿由于其分子结构的多样性、优良的环境稳定性、可操控的晶体结构和优异的光电性能被认为是最有前途的发光材料之一，在发光器件方面具有非常广阔的应用前景。众所周知，二维有机无机杂化钙钛矿具有天然的量子阱结构、大的激子结合能（Eb）和优异的光热稳定性，在下一代显示器和固态照明方面显示出巨大的潜力。本文从二维钙钛矿的基本结构出发，由浅入深地介绍了二维有机无机杂化钙钛矿的基本特点和光电性能，并从实现高性能LED的目标出发，对材料和器件的研究进展及存在的关键问题进行了深入的分析和总结，为如何设计高性能材料及器件提出了相应的解决策略，展望了二维钙钛矿材料及高性能LED未来的发展方向。

关键词：钙钛矿,论文,高性能,器件,有机,光电,无机,杂化,性能,LED

导读： 膜技术为缓解全球水危机提供了经济绿色手段。作为一种介于超滤和反渗透之间的膜分离技术，纳滤近年来得到了广泛研究。由界面聚合技术制备的聚酰胺分离层和超滤支撑层组成的复合膜是商用纳滤膜的标配结构。尽管研究者们在聚酰胺超薄化和疏松化的独立调控方面取得了重要进展，在两种结构的耦合调控方面以获得更高的分离效率很少有研究报道。针对上述问题，他们提出了一种二合一(two-in-one)的策略。在水-有机界面，通过石墨烯量子点（GQD）介导的界面聚合制备出了超薄疏松聚酰胺（ultrathin loose polyamide，ULPA）纳滤膜。GQD兼具羟基、羧基和量子尺寸，可作为准分子级扩散调控剂，通过氢键作用、静电吸引和空间位阻的方式减缓水相单体的扩散速率，从而生成厚度在18.3 ~ 5.5 nm的自支撑ULPA纳滤膜。此外，在界面聚合过程中，GQD被嵌入到聚酰胺基质中，通过创造大量的界面空穴构建疏松的结构，表现为膜的大孔径和宽孔径分布。在优化条件下，ULPA复合膜的水盐分离性能超越了传统聚酰胺膜的upper-bound上限，表现出优异的水通量（32.1 L m-2 h-1 bar-1），高Na2SO4截留（99.6%），及超高的Cl-/SO42-的选择性（205.8）。考虑到界面聚合和聚酰胺膜在离子和分子分离方面的广泛应用，这项研究工作具有重要的学术价值和实用价值。图1. a) 自支撑ULPA纳滤膜的数码图像；b) ULPA纳滤膜的厚度表征；c) ULPA纳滤膜的TEM图像；d) GQD介导的界面聚合在水-有机界面生成ULPA纳滤膜的示意图。 图2. a) ULPA复合膜的截留分子量，插图:平均孔径和孔径分布；b) ULPA复合膜的纯水通量随膜厚度的变化；c) GQD浓度对ULPA复合膜盐截留的影响；d) ULPA复合膜的Cl-/SO42-选择性；e) ULPA复合膜的水渗透性和水盐选择；f) ULPA复合膜30天运行的稳定性 该研究成果近日发表在Journal of Materials Chemistry A, 2020, DOI: 10.1039/D0TA09319J上（Graphene quantum dot engineered ultrathin loose polyamide nanofilms for high-performance nanofiltration）。论文第一作者为天津大学化工学院硕士生李亚飞。通讯作者为天津大学姜忠义教授和苏延磊副教授。论文链接：https://doi.org/10.1039/D0TA09319J

关键词：ULPA,复合膜,滤膜,聚酰胺,GQD,调控