华南理工，闪闪发“光”！

5月16日是国际光日

自人类文明诞生以来

人类对光的探索与研究

催生了无数革命性发明

从替代能源到诊断技术

从治疗手段到通信工具

光的力量无处不在

光的奥秘无穷无尽

今天

让我们循着“光”的轨迹

在华南理工大学来一场追“光”之旅

共同探寻那些照亮未来的科技突破

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开创全印刷薄膜电子器件关键材料和技术

有机电子器件的核心优势是印刷工艺带来的大面积与低成本，但是功能层间的互溶及活泼金属的印刷是工艺实现的瓶颈。

华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室曹镛院士团队发展了新型水醇溶性聚合物光电材料，利用新材料和传统光电聚合物溶解性的巨大差异及界面偶极效应，发明了全印刷制备多层有机发光器件（包括金属电极）的新方法，实现了“全印刷”工艺制备的高效三基色聚合物发光器件和首个喷墨打印金属阴极的彩色OLED显示屏，这是国际上第一次不需任何高真空条件制备的OLED显示器件，充分展示了有机材料在器件制备中的优势。

国际上首例全喷墨打印OLED显示屏

2

引领有机光电领域发展的新概念材料

针对第一代荧光材料75%跃迁禁阻的三线激发态能量被浪费这个核心问题，发光材料与器件全国重点实验室马於光院士选用一种磷光特性的锇配合物与半导体聚合物掺杂，实现了国际上第一例电致磷光器件，提出并论述利用磷光材料提高OLED效率的科学原理，对第二代（磷光）发光材料的发展做出了原创性贡献。磷光材料利用贵金属的自旋-轨道耦合效应将不发的三线态转变成可发光的激发态，成为目前OLED产线使用的主要发光材料体系，又称第二代OLED材料。

我国在OLED材料领域第一个有国际影响力的工作，打破UDC专利垄断

“热激子”材料基于高能量三线态激子（Tn,n>1）反向系间窜跃到S1（RISCTn→S1），实现三线态到单线态的高效率转换。“热激子”机制理论上可以实现100%的激子利用率，同时有效避免了T1激子的生成和积累，有望成为一类高效率、长寿命材料新体系。为推进“热激子”材料的产业化，实验室已通过东莞伏安光电科技有限公司进行产线验证。

发现高能激子态能量转换途径“热激子”

3

实现了国际有机光伏器件的同期最高效率

发光材料与器件全国重点实验室发现PFN界面材料能有效解决聚合物太阳电池界面失配问题，基于PFN界面修饰的倒装器件结构，实现了国际有机光伏器件的同期最高效率。相关工作在国内外引起广泛关注。基于水醇溶界面材料的高效倒装和正装太阳电池的工作分别被引超过3500次和1800次，位列我国被引次数最高的10篇论文（2006-2016年）第1位和第7位，新型倒装型聚合物太阳电池的研究成果被评为当年“中国科学十大进展”之一。

发展窄带隙的共轭聚合物材料可以更充分地利用太阳光能量，实验室在国际上首次实现了可隔热发电的多功能半透明聚合物太阳电池、高效有机红外光探测器、高效有机红外发光器件等，为有机电子的变革性、颠覆性应用开辟了新方向。

4

光电共轭高分子领域重大突破

曹镛院士于1992年提出“对阴离子诱导加工”的方法，实现导电聚苯胺的溶液加工，这是第一个具备实用化价值的导电聚合物，并以此为基础制备了聚苯胺透明柔性电极，实现了第一个聚合物柔性发光器件，开创柔性电子先河。

溶液加工导电聚苯胺，实现国际上第一个柔性电致发光器件

马於光院士接棒曹镛院士思想推动强相互作用难溶有机半导体研究，通过对苝酰亚胺分子进行还原n型掺杂，实现了其溶液加工以及有机热电器件的应用，并进一步进行自组装过程制备了自由基聚集体，促进形成长程铁磁有序排列，实现了世界首例室温有机铁磁半导体。

实验室黄飞教授团队探索提高有机n型导电材料导电率的新路径，经过对聚合反应以及掺杂进程精心设计，利用醌类氧化剂可逆的氧化还原特性，一锅法简易制备出导电率达到2000S/cm的n型导电聚合物——聚（苯并双呋喃二酮）（PBFDO），相比现有n型材料提升20倍以上，其优异的导电性甚至可以与金属相媲美。

以上工作得到了国内外多个课题组的迅速跟进，被国内外同行认为是近年来光电共轭高分子领域的重大突破，有望推动新型电子器件的研发与变革型应用。相关成果获评2022年度中国半导体十大进展及2022年度中国重大技术进展。

5

相关器件满足国家重大需求

发光材料与器件全国重点实验室围绕 “高性能激光玻璃光纤及激光器”，构建 “光学玻璃材料-有源光纤-光纤激光与应用” 全链条研究体系，在玻璃光纤材料基础理论与关键技术领域实现多项突破。团队提出玻璃结构相图模型，揭示玻璃化转变机制，通过 “光学玻璃基因工程” 构建成分-结构-性能计算模型，实现激光性能参数高通量预测与玻璃材料精准设计。

技术层面，研制出近红外最高增益系数、光通信最宽发光带宽的激光玻璃光纤，发明复合光纤制备技术；开发近理论噪声极限的超窄线宽单频光纤激光器及最高功率高重复频率全光纤飞秒激光器。相关高性能光纤激光器件成功应用于某大功率激光系统等国家重大工程和专项中。

玻璃光纤及激光器产品

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推动大尺寸OLED背板生产的国产替代

发光材料与器件全国重点实验室发明了稀土掺杂氧化物新型半导体沟道材料（Ln-Oxide），该材料体系能够大幅度提高TFT的光热稳定性，同时保持高电子迁移率。基于该技术在国内首次实现了彩色柔性有机发光显示，打破了国外对氧化物半导体材料用于显示驱动的专利垄断，开拓了我国AMOLED显示背板技术的新方向。

国内首块彩色柔性显示屏

实验室相关专利入股广东聚华印刷显示技术有限公司，正在广州筹建规模量产线，推动建设我国高世代发光显示高世代量产线；与深圳创维集团合作，创立了“广州新视界光电科技有限公司”；与广东先导稀材股份有限公司合作，开发成功稀土掺杂氧化物靶材技术，已经完成了用于G8.6代生产线使用的平面靶和旋转靶材，正在向京东方集团龙头企业推进规模量产的应用。

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打造AIE创新前沿科学和工程技术平台

聚集诱导发光是由唐本忠院士于2001年提出的新科学概念：具有AIE效应的材料，在分散态下发光微弱甚至不发光，聚集后发光显著增强，呈现出颠覆传统认知的光物理现象。AIE是我国科学家开拓的一个新领域，已经成为了化学、材料等领域的一个研究热点。

广东省大湾区华南理工大学聚集诱导发光高等研究院主要围绕聚集诱导发光材料在生命健康、环境保护、公共安全和能源利用等领域展开应用导向的转化研究，打造AIE创新前沿科学和工程技术平台，推动区域产业升级和共建高校产学研用一体化。

8

提出抑制有机发光二极管发光效率滚降的新策略

物理与光电学院吴宏滨教授课题组在国际著名期刊Nature Photonics (《自然·光子学》)上发表题为“超高辐射亮度的近红外有机发光二极管”的研究论文。该论文提出了抑制有机发光二极管发光效率滚降的新策略，通过降低长寿命三重态激子对单重态激子的猝灭，将器件在直流和脉冲驱动下的临界电流密度分别提高到100 A/cm2和10 kA/cm2量级，实现了亮度达到地表太阳辐照水平147倍的超高亮度近红外电致辐射。

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异质Haldane模型

实现鲁棒性高通量单向体态传输

物理与光电学院李志远教授团队成果荣获“2022中国光学十大进展”提名奖（基础研究类）。

据介绍，李志远教授团队2022年提出异质Haldane模型预测了电子体系中单向体态的存在，可实现能量的高通量输运。他们进一步将该模型拓展至光子学领域，在异质磁化的紧凑型二维蜂窝晶格磁光光子晶体中实现了电磁波的长距离、大面积、高通量、强鲁棒性单向体态传输。该研究工作拓展了人们对拓扑物相的认识，丰富了拓扑物态调控的手段，并为开发高通量、强鲁棒性能量输运材料及结构提供新思路。

如果该模型可以在一些电子材料系统中实现，那么利用强大的拓扑物理原理，具有大电流容量的无电阻和无后向散射的导电传输线就可能成为现实。这将是继超导之后，基于拓扑物理原理的第二种实现无电阻电流传输的技术方案，具有潜在的重大科学技术和社会经济价值。

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提出利用光声镊技术的

可编程图案打印方法

2024年4月，物理与光电学院李志远教授团队和合作者提出了名为“空气中微粒的可编程光声图案化方法”（PPAP）。

这种方法利用了光声效应和芯片尺度级别的Lamb波，确实地统合了全息“光镊”技术以及声表面波“声镊”技术的优势，将光学方法的高空间分辨率、高时间刷新频率和声学方法的高生物适应性、高操控能力整合在一起。团队利用可编程光声图案化方法，实现了两种不同类型图案的排列。

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蓝光激光驱动近红外光源器件

输出功率创最高记录

2024年初，物理与光电学院夏志国教授团队在Nature Photonics （《自然·光子学》）在线发表了题为“激光驱动的瓦级宽带近红外光源”的研究论文。论文报道了一种组成极为简单的MgO:Cr3+近红外荧光透明陶瓷，所制作的蓝光激光驱动近红外光源器件输出功率达到目前最高纪录的6W，并展示了其在远距离夜视补光和无损检测成像等领域的应用。

这种全新的激光驱动大功率近红外光源在夜视补光、工业探伤设备及医疗器械的无损检测成像等领域具有广泛应用前景。

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钙钛矿光伏电池稳定性重大突破

环境与能源学院严克友教授团队，针对钙钛矿电池光热稳定性差的行业难题，利用绿色配体演变策略，调控全无机窄带隙钙钛矿薄膜的成核结晶，成功制备了全球首个2端全无机钙钛矿叠层电池，85 ℃光热稳定性老化测试表现良好。相关成果发表在Nature上。全无机钙钛矿叠层电池的成功构建，开创了钙钛矿叠层太阳能电池的新赛道，在提高效率的前提下，有望解决有机-无机杂化钙钛矿叠层太阳能电池光热稳定性差的问题，具有显著的商业化应用前景。

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较早在国内研制出

激光选区熔化快速成型机

机械与汽车工程学院激光与增材研究中心聚焦关键重大装备、高性能材料及其成形工艺、高端零部件设计与应用等三大方向，开展激光与增材制造领域战略性、前瞻性技术研究，加快解决产业发展中的瓶颈问题，培养高素质、专业化的激光与增材制造技术专门人才。中心团队较早在国内研制出激光选区熔化（SLM）快速成型机，实现了金属零件的直接快速成型制造。

研发的大尺寸多激光增材制造装备及其成形的典型零部件

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高光谱成像技术在

食品领域中处于领先地位

近年来，在欧洲科学院与爱尔兰皇家科学院院士、食品科学与工程学院孙大文教授的带领下，华南理工大学现代食品工程研究中心聚焦新技术、新方法、新应用在农业工程和食品工程领域的技术革新，发展成为中国食品工程领域的领路者。

其中，该中心下设的智能检测控制所以高光谱成像、拉曼光谱、近红外光谱和太赫兹光谱技术等光谱成像智能感知技术为研究主体，特别是高光谱成像技术在食品领域中一直处于领先地位，为高光谱成像技术在农业/食品领域的应用作出了重要贡献。

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最早提出“光景学”概念

“光景作为视觉景观里一个很特殊的方面，它本身是由光源及光影变化引起的景观。光景、声景和香景是人居环境的三种重要景观，分别是诉诸于视觉、听觉和嗅觉的风景。”在国际上，建筑学院吴硕贤院士最早提出了光景学概念。

在吴硕贤看来，光景可分为自然光景与人工光景两大类，也包括兼有二者的光景。古今中外，建筑设计中对自然光景的运用佳作不胜枚举。而在近现代，随着科学技术的发展，以LED灯和激光、三维全息投影、激光水幕电影、音乐灯光喷泉以及焰火等为代表的各种新手段、新方法、新技术层出不穷，为创造各种新的光景提供了无限可能，光景作品也在艺术领域大放异彩。吴硕贤表示，我们应当在注意继承、保护传统光景模式的基础上，利用新的技术来推陈出新，创造更加美好的人居环境与景观。

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探索“以人为本”的

智慧光环境构建路径

团队负责港科大（广州）夜景照明设计项目

亚热带建筑与城市科学全国重点实验室建筑光学实验室长期致力于建筑光环境与健康照明的研究，聚焦光对人行为、健康与能耗的综合影响，探索“以人为本”的智慧光环境构建路径。近年来，团队结合人工智能与建筑物理技术，依托计算机视觉和图像识别方法，研发基于非侵入式图像的室内光环境预测模型，实现建筑空间光环境的自动分析与调控。同时，结合大数据分析构建自适应调光系统，在天然光利用、视觉舒适与节能优化方面取得显著进展。

面向未来，团队进一步提出结合人体位置识别的智能照明控制策略，突破传统基于颜色变化的感知限制，推动人本照明系统走向更高精度、更强适应性的智能化发展，为建筑光环境品质提升与绿色建筑技术进步提供有力支撑。

实验室的荧光点亮未知的黑暗

湖畔的夕照温暖了求索的足迹

在华南理工的校园里

一群追光者始终以科技为笔

在时代的答卷上书写着光与热的交响

我们相信

每一位华工人都是一束光

汇集成一起

就变成了熊熊火炬、漫天星河

一起闪耀吧

让华南理工更加光彩夺目！

若您有更多关于华工 “光” 的线索
欢迎与我们分享

共同续写更多 “光”辉篇章

华南理工大学　学生记者团

信息来源： 发光材料与器件全国重点实验室 相关学院、实验室、团队 科学技术研究院

文：刘伊维 朱子圆 姚纪曈

微信编辑：鲍恩 牛欣妍 黄明华

初审：鲍恩

二审：卢庆雷

终审：邹浩

华工原创，版权所有

若需转载，敬请联络

邮箱：hgxcb@scut.edu.cn

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