5月16日是國際光日

自人類文明誕生以來

人類對光的探索與研究

催生了無數革命性發明

從替代能源到診斷技術

從治療手段到通信工具

光的力量無處不在

光的奧秘無窮無盡

今天

讓我們循著“光”的軌跡

在華南理工大學來一場追“光”之旅

共同探尋那些照亮未來的科技突破

1

開創全印刷薄膜電子器件關鍵材料和技術

有機電子器件的核心優勢是印刷工藝帶來的大面積與低成本，但是功能層間的互溶及活潑金屬的印刷是工藝實現的瓶頸。

華南理工大學發光材料與器件全國重點實驗室曹鏞院士團隊發展了新型水醇溶性聚合物光電材料，利用新材料和傳統光電聚合物溶解性的巨大差異及界面偶極效應，發明了全印刷制備多層有機發光器件（包括金屬電極）的新方法，實現了“全印刷”工藝制備的高效三基色聚合物發光器件和首個噴墨打印金屬陰極的彩色OLED顯示屏，這是國際上第一次不需任何高真空條件制備的OLED顯示器件，充分展示了有機材料在器件制備中的優勢。

國際上首例全噴墨打印OLED顯示屏

2

引領有機光電領域發展的新概念材料

針對第一代熒光材料75%躍遷禁阻的三線激發態能量被浪費這個核心問題，發光材料與器件全國重點實驗室馬於光院士選用一種磷光特性的鋨配合物與半導體聚合物摻雜，實現了國際上第一例電致磷光器件，提出并論述利用磷光材料提高OLED效率的科學原理，對第二代（磷光）發光材料的發展做出了原創性貢獻。磷光材料利用貴金屬的自旋-軌道耦合效應將不發的三線態轉變成可發光的激發態，成為目前OLED產線使用的主要發光材料體系，又稱第二代OLED材料。

我國在OLED材料領域第一個有國際影響力的工作，打破UDC專利壟斷

“熱激子”材料基于高能量三線態激子（Tn,n>1）反向系間竄躍到S1（RISCTn→S1），實現三線態到單線態的高效率轉換。“熱激子”機制理論上可以實現100%的激子利用率，同時有效避免了T1激子的生成和積累，有望成為一類高效率、長壽命材料新體系。為推進“熱激子”材料的產業化，實驗室已通過東莞伏安光電科技有限公司進行產線驗證。

發現高能激子態能量轉換途徑“熱激子”

3

實現了國際有機光伏器件的同期最高效率

發光材料與器件全國重點實驗室發現PFN界面材料能有效解決聚合物太陽電池界面失配問題，基于PFN界面修飾的倒裝器件結構，實現了國際有機光伏器件的同期最高效率。相關工作在國內外引起廣泛關注。基于水醇溶界面材料的高效倒裝和正裝太陽電池的工作分別被引超過3500次和1800次，位列我國被引次數最高的10篇論文（2006-2016年）第1位和第7位，新型倒裝型聚合物太陽電池的研究成果被評為當年“中國科學十大進展”之一。

發展窄帶隙的共軛聚合物材料可以更充分地利用太陽光能量，實驗室在國際上首次實現了可隔熱發電的多功能半透明聚合物太陽電池、高效有機紅外光探測器、高效有機紅外發光器件等，為有機電子的變革性、顛覆性應用開辟了新方向。

4

光電共軛高分子領域重大突破

曹鏞院士于1992年提出“對陰離子誘導加工”的方法，實現導電聚苯胺的溶液加工，這是第一個具備實用化價值的導電聚合物，并以此為基礎制備了聚苯胺透明柔性電極，實現了第一個聚合物柔性發光器件，開創柔性電子先河。

溶液加工導電聚苯胺，實現國際上第一個柔性電致發光器件

馬於光院士接棒曹鏞院士思想推動強相互作用難溶有機半導體研究，通過對苝酰亞胺分子進行還原n型摻雜，實現了其溶液加工以及有機熱電器件的應用，并進一步進行自組裝過程制備了自由基聚集體，促進形成長程鐵磁有序排列，實現了世界首例室溫有機鐵磁半導體。

實驗室黃飛教授團隊探索提高有機n型導電材料導電率的新路徑，經過對聚合反應以及摻雜進程精心設計，利用醌類氧化劑可逆的氧化還原特性，一鍋法簡易制備出導電率達到2000S/cm的n型導電聚合物——聚（苯并雙呋喃二酮）（PBFDO），相比現有n型材料提升20倍以上，其優異的導電性甚至可以與金屬相媲美。

以上工作得到了國內外多個課題組的迅速跟進，被國內外同行認為是近年來光電共軛高分子領域的重大突破，有望推動新型電子器件的研發與變革型應用。相關成果獲評2022年度中國半導體十大進展及2022年度中國重大技術進展。

5

相關器件滿足國家重大需求

發光材料與器件全國重點實驗室圍繞 “高性能激光玻璃光纖及激光器”，構建 “光學玻璃材料-有源光纖-光纖激光與應用” 全鏈條研究體系，在玻璃光纖材料基礎理論與關鍵技術領域實現多項突破。團隊提出玻璃結構相圖模型，揭示玻璃化轉變機制，通過 “光學玻璃基因工程” 構建成分-結構-性能計算模型，實現激光性能參數高通量預測與玻璃材料精準設計。

技術層面，研制出近紅外最高增益系數、光通信最寬發光帶寬的激光玻璃光纖，發明復合光纖制備技術；開發近理論噪聲極限的超窄線寬單頻光纖激光器及最高功率高重復頻率全光纖飛秒激光器。相關高性能光纖激光器件成功應用于某大功率激光系統等國家重大工程和專項中。

玻璃光纖及激光器產品

6

推動大尺寸OLED背板生產的國產替代

發光材料與器件全國重點實驗室發明了稀土摻雜氧化物新型半導體溝道材料（Ln-Oxide），該材料體系能夠大幅度提高TFT的光熱穩定性，同時保持高電子遷移率。基于該技術在國內首次實現了彩色柔性有機發光顯示，打破了國外對氧化物半導體材料用于顯示驅動的專利壟斷，開拓了我國AMOLED顯示背板技術的新方向。

國內首塊彩色柔性顯示屏

實驗室相關專利入股廣東聚華印刷顯示技術有限公司，正在廣州籌建規模量產線，推動建設我國高世代發光顯示高世代量產線；與深圳創維集團合作，創立了“廣州新視界光電科技有限公司”；與廣東先導稀材股份有限公司合作，開發成功稀土摻雜氧化物靶材技術，已經完成了用于G8.6代生產線使用的平面靶和旋轉靶材，正在向京東方集團龍頭企業推進規模量產的應用。

7

打造AIE創新前沿科學和工程技術平臺

聚集誘導發光是由唐本忠院士于2001年提出的新科學概念：具有AIE效應的材料，在分散態下發光微弱甚至不發光，聚集后發光顯著增強，呈現出顛覆傳統認知的光物理現象。AIE是我國科學家開拓的一個新領域，已經成為了化學、材料等領域的一個研究熱點。

廣東省大灣區華南理工大學聚集誘導發光高等研究院主要圍繞聚集誘導發光材料在生命健康、環境保護、公共安全和能源利用等領域展開應用導向的轉化研究，打造AIE創新前沿科學和工程技術平臺，推動區域產業升級和共建高校產學研用一體化。

8

提出抑制有機發光二極管發光效率滾降的新策略

物理與光電學院吳宏濱教授課題組在國際著名期刊Nature Photonics (《自然·光子學》)上發表題為“超高輻射亮度的近紅外有機發光二極管”的研究論文。該論文提出了抑制有機發光二極管發光效率滾降的新策略，通過降低長壽命三重態激子對單重態激子的猝滅，將器件在直流和脈沖驅動下的臨界電流密度分別提高到100 A/cm2和10 kA/cm2量級，實現了亮度達到地表太陽輻照水平147倍的超高亮度近紅外電致輻射。

9

異質Haldane模型

實現魯棒性高通量單向體態傳輸

物理與光電學院李志遠教授團隊成果榮獲“2022中國光學十大進展”提名獎（基礎研究類）。

據介紹，李志遠教授團隊2022年提出異質Haldane模型預測了電子體系中單向體態的存在，可實現能量的高通量輸運。他們進一步將該模型拓展至光子學領域，在異質磁化的緊湊型二維蜂窩晶格磁光光子晶體中實現了電磁波的長距離、大面積、高通量、強魯棒性單向體態傳輸。該研究工作拓展了人們對拓撲物相的認識，豐富了拓撲物態調控的手段，并為開發高通量、強魯棒性能量輸運材料及結構提供新思路。

如果該模型可以在一些電子材料系統中實現，那么利用強大的拓撲物理原理，具有大電流容量的無電阻和無后向散射的導電傳輸線就可能成為現實。這將是繼超導之后，基于拓撲物理原理的第二種實現無電阻電流傳輸的技術方案，具有潛在的重大科學技術和社會經濟價值。

10

提出利用光聲鑷技術的

可編程圖案打印方法

2024年4月，物理與光電學院李志遠教授團隊和合作者提出了名為“空氣中微粒的可編程光聲圖案化方法”（PPAP）。

這種方法利用了光聲效應和芯片尺度級別的Lamb波，確實地統合了全息“光鑷”技術以及聲表面波“聲鑷”技術的優勢，將光學方法的高空間分辨率、高時間刷新頻率和聲學方法的高生物適應性、高操控能力整合在一起。團隊利用可編程光聲圖案化方法，實現了兩種不同類型圖案的排列。

11

藍光激光驅動近紅外光源器件

輸出功率創最高記錄

2024年初，物理與光電學院夏志國教授團隊在Nature Photonics （《自然·光子學》）在線發表了題為“激光驅動的瓦級寬帶近紅外光源”的研究論文。論文報道了一種組成極為簡單的MgO:Cr3+近紅外熒光透明陶瓷，所制作的藍光激光驅動近紅外光源器件輸出功率達到目前最高紀錄的6W，并展示了其在遠距離夜視補光和無損檢測成像等領域的應用。

這種全新的激光驅動大功率近紅外光源在夜視補光、工業探傷設備及醫療器械的無損檢測成像等領域具有廣泛應用前景。

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鈣鈦礦光伏電池穩定性重大突破

環境與能源學院嚴克友教授團隊，針對鈣鈦礦電池光熱穩定性差的行業難題，利用綠色配體演變策略，調控全無機窄帶隙鈣鈦礦薄膜的成核結晶，成功制備了全球首個2端全無機鈣鈦礦疊層電池，85 ℃光熱穩定性老化測試表現良好。相關成果發表在Nature上。全無機鈣鈦礦疊層電池的成功構建，開創了鈣鈦礦疊層太陽能電池的新賽道，在提高效率的前提下，有望解決有機-無機雜化鈣鈦礦疊層太陽能電池光熱穩定性差的問題，具有顯著的商業化應用前景。

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較早在國內研制出

激光選區熔化快速成型機

機械與汽車工程學院激光與增材研究中心聚焦關鍵重大裝備、高性能材料及其成形工藝、高端零部件設計與應用等三大方向，開展激光與增材制造領域戰略性、前瞻性技術研究，加快解決產業發展中的瓶頸問題，培養高素質、專業化的激光與增材制造技術專門人才。中心團隊較早在國內研制出激光選區熔化（SLM）快速成型機，實現了金屬零件的直接快速成型制造。

研發的大尺寸多激光增材制造裝備及其成形的典型零部件

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高光譜成像技術在

食品領域中處于領先地位

近年來，在歐洲科學院與愛爾蘭皇家科學院院士、食品科學與工程學院孫大文教授的帶領下，華南理工大學現代食品工程研究中心聚焦新技術、新方法、新應用在農業工程和食品工程領域的技術革新，發展成為中國食品工程領域的領路者。

其中，該中心下設的智能檢測控制所以高光譜成像、拉曼光譜、近紅外光譜和太赫茲光譜技術等光譜成像智能感知技術為研究主體，特別是高光譜成像技術在食品領域中一直處于領先地位，為高光譜成像技術在農業/食品領域的應用作出了重要貢獻。

15

最早提出“光景學”概念

“光景作為視覺景觀里一個很特殊的方面，它本身是由光源及光影變化引起的景觀。光景、聲景和香景是人居環境的三種重要景觀，分別是訴諸于視覺、聽覺和嗅覺的風景。”在國際上，建筑學院吳碩賢院士最早提出了光景學概念。

在吳碩賢看來，光景可分為自然光景與人工光景兩大類，也包括兼有二者的光景。古今中外，建筑設計中對自然光景的運用佳作不勝枚舉。而在近現代，隨著科學技術的發展，以LED燈和激光、三維全息投影、激光水幕電影、音樂燈光噴泉以及焰火等為代表的各種新手段、新方法、新技術層出不窮，為創造各種新的光景提供了無限可能，光景作品也在藝術領域大放異彩。吳碩賢表示，我們應當在注意繼承、保護傳統光景模式的基礎上，利用新的技術來推陳出新，創造更加美好的人居環境與景觀。

16

探索“以人為本”的

智慧光環境構建路徑

團隊負責港科大（廣州）夜景照明設計項目

亞熱帶建筑與城市科學全國重點實驗室建筑光學實驗室長期致力于建筑光環境與健康照明的研究，聚焦光對人行為、健康與能耗的綜合影響，探索“以人為本”的智慧光環境構建路徑。近年來，團隊結合人工智能與建筑物理技術，依托計算機視覺和圖像識別方法，研發基于非侵入式圖像的室內光環境預測模型，實現建筑空間光環境的自動分析與調控。同時，結合大數據分析構建自適應調光系統，在天然光利用、視覺舒適與節能優化方面取得顯著進展。

面向未來，團隊進一步提出結合人體位置識別的智能照明控制策略，突破傳統基于顏色變化的感知限制，推動人本照明系統走向更高精度、更強適應性的智能化發展，為建筑光環境品質提升與綠色建筑技術進步提供有力支撐。

實驗室的熒光點亮未知的黑暗

湖畔的夕照溫暖了求索的足跡

在華南理工的校園里

一群追光者始終以科技為筆

在時代的答卷上書寫著光與熱的交響

我們相信

每一位華工人都是一束光

匯集成一起

就變成了熊熊火炬、漫天星河

一起閃耀吧

讓華南理工更加光彩奪目！

若您有更多關于華工 “光” 的線索
歡迎與我們分享

共同續寫更多 “光”輝篇章

華南理工大學　學生記者團

信息來源： 發光材料與器件全國重點實驗室 相關學院、實驗室、團隊 科學技術研究院

文：劉伊維 朱子圓 姚紀曈

微信編輯：鮑恩 牛欣妍 黃明華

初審：鮑恩

二審：盧慶雷

終審：鄒浩

華工原創，版權所有

若需轉載，敬請聯絡

郵箱：hgxcb@scut.edu.cn

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