2021年西北工业大学黄维院士团队在Science等发表62篇研究成果

在2021年（截至2021年8月27日），西北工业大学/南京工业大学黄维院士团队在Science，Nature Materials，Small，Nature Communications，Advanced Materials，ACS Nano，Angewandte Chemie International Edition，Biomaterials 等发表62项重要研究成果及综述，由于数量太多，iNature编辑部挑选了少数几篇进行介绍：

【1】高效蓝色磷光发射对于有机光电应用至关重要。然而，合成具有高三重态能级和抑制非辐射跃迁的无重原子有机系统——有效蓝色磷光的关键要求——已被证明是困难的。2021年8月23日，西北工业大学/南京工业大学黄维院士、南京工业大学安众福教授联合新加坡国立大学刘小钢教授共同通讯在Nature Materials （IF=43.84）在线发表题为“Confining isolated chromophores for highly efficient blue phosphorescence”的研究论文，该研究展示了一种基于将孤立的发色团限制在离子晶体中的简单化学策略（“发色团限域”策略），用于实现高性能蓝色磷光体。在离子晶体的阳离子和生色团的羧酸基团之间形成高密度离子键导致分离的分子排列，发色团间相互作用可忽略不计。该研究表明，通过改变带电发色团及其反离子，可以实现从蓝色到深蓝色的可调磷光，最大磷光效率为 96.5%。此外，这些磷光材料可实现快速、高通量的数据加密、指纹识别和余辉显示。这项工作将促进高效蓝色有机磷光体的设计，并将有机磷光领域扩展到新的应用领域。

【2】2021年1月14日，西北工业大学黄维，李瑞梓及南京工业大学朱纪欣共同通讯在Advanced Materials（IF=30.85）在线发表题为“3D Printed Flexible Strain Sensors: From Printing to Devices and Signals”的综述文章，该综述重点介绍了通过 3D 打印制造的最新柔性应变传感器，重点关注基于光固化和材料挤出的不同打印方法，包括数字光处理 (DLP)、熔融沉积建模 (FDM) 和直接墨水书写 (DIW) ）。还讨论了 3D 打印应变传感器的传感机制。此外，为进一步的研究提供了现有的瓶颈和未来的前景。

【3】2021年3月26日，南京工业大学/西北工业大学黄维和陈永华共同通讯在Science 在线发表题为“Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity”的研究论文，该研究报告了基于从离子液体甲胺甲酸乙酯生长的垂直排列的碘化铅薄膜，无论湿度和温度如何，稳定的α-FAPbI3的合成。垂直生长的结构具有许多纳米级离子通道，这些通道促进了碘化甲铵渗透到碘化铅薄膜中，从而快速，稳健地转化为α-FAPbI3。获得了具有24.1％的功率转换效率的太阳能电池。未封装的电池在85°C和持续的光照下，分别保持其初始效率的80％和90％达500小时（点击阅读）。

【4】2021年6月10日，西北工业大学柔性电子前沿科学中心首席科学家黄维院士及于涛教授团队合作在Nature Communications 在线发表题为“Wide-range lifetime-tunable and responsive ultralong organic phosphorescent multi-host/guest system”的研究论文，该研究报道了一系列具有动态寿命调节特性的多主/客体超长有机磷光材料。通过将非室温磷光发射体掺杂到三线态能级不断降低的各种固体基质中，实现了宽范围寿命（从 3.9 ms 逐渐到 376.9 ms）的磷光，余辉颜色不变。这项工作为实现具有生命周期顺序编码特性的生命周期调谐超长有机磷光提供了指导策略，从而在时间分辨信息显示、更高级别的安全保护和动态多维防伪方面得到广泛应用。

【5】2021年8月1日，西北工业大学黄维院士、李林教授和西京医院的杨薛康副教授共同通讯在Coordination Chemistry Reviews 在线发表题为“Confinement Fluorescence Effect (CFE): Lighting Up Life by Enhancing the Absorbed Photon Energy Utilization Efficiency of Fluorophores”的综述文章，该综述总结了一类有机小分子荧光团的吸收光子能量利用效率提高仅需通过改变单分子构象变化（非破坏/聚集/组装/堆积），提出“限域荧光效应”（Confinement Fluorescence Effect，CFE）的新概念，可以作为有效的生物成像/传感探针点亮生命活动。

【6】2021年7月9日，西北工业大学黄维，中国科学院海西研究院材料工程研究所官轮辉及福建师范大学赵毅共同通讯在Advanced Materials（IF=30.85）在线发表题为“A Partial Sulfuration Strategy Derived Multi-Yolk–Shell Structure for Ultra-Stable K/Na/Li-ion Storage”的研究论文，该研究报告了一种合理构建多蛋黄壳 (m-Y-S) 结构的部分硫化策略，其中多个 Fe1-x S 纳米粒子被限制在具有可调内部空隙空间的空心碳纳米片内。作为负极材料，m-Y-S Fe1-x S@C 复合材料具有高容量和优异的倍率性能（20 A g-1 下的 K+、Na+ 和 Li+ 存储分别为 134、365 和 447 mA h g-1）。值得注意的是，它在 0.1、0.5 和 1 A g-1 的电流密度下表现出高达 1200、6000 和 20 000 次循环的超稳定钾存储，这远优于以前的蛋黄壳结构和金属硫化物阳极。基于综合的实验分析和理论计算，m-Y-S结构的优异性能可以归因于优化的内部空隙空间以获得良好的结构稳定性，以及多个连接点和导电碳层，以实现优异的电子/离子传输。

2021年西北工业大学黄维院士团队在Science等发表62篇研究成果

由于在显示、照明、生物医学和光通信中的潜在应用，蓝色荧光粉引起了相当大的关注。例如，蓝光是固态照明和全彩显示白光发射的核心成分。迄今为止，已经开发了多种蓝色发光材料，例如具有长寿命发光寿命的持久发光材料、几乎 100% 利用单线态和三线态激子的有机磷光复合物以及具有热激活延迟荧光的纯有机发光材料。

最近，有机磷光材料已通过结晶诱导、H-聚集、共结晶、聚合或主客体掺杂以及许多其他方法开发为无机持久发光材料的替代品。尽管在实现可调发光颜色方面取得了成功，但开发无重原子、具有长寿命和高转换效率的蓝色磷光材料仍然是一项艰巨的挑战。

为了在不含重原子的有机物中获得磷光，两个先决条件是必不可少的：一个是通过加速激子系统间交叉（ISC）从单重态激发态到三重态激发态来增强三重态激子；另一种方法是通过构建刚性分子环境，通过非辐射跃迁最大限度地减少三重态激子的耗散。已知三重态激子通过非辐射跃迁、延迟荧光、三重态-三重态湮灭和发光猝灭消散。通过分子间锁定的晶体工程可以通过抑制分子运动诱导的非辐射跃迁来促进磷光。然而，晶体工程可能会通过三重态-三重态湮灭来耗散三重态激子，并导致磷光发生红移，这使得开发长寿命的蓝色发射体具有挑战性。

该研究展示了一种基于将孤立的发色团限制在离子晶体中的简单化学策略（“发色团限域”策略），用于实现高性能蓝色磷光体。

在离子晶体的阳离子和生色团的羧酸基团之间形成高密度离子键导致分离的分子排列，发色团间相互作用可忽略不计。该研究表明，通过改变带电发色团及其反离子，可以实现从蓝色到深蓝色的可调磷光，最大磷光效率为 96.5%。此外，这些磷光材料可实现快速、高通量的数据加密、指纹识别和余辉显示。这项工作将促进高效蓝色有机磷光体的设计，并将有机磷光领域扩展到新的应用领域。

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