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赵东元院士领衔的科研团队成功实现光电介孔材料超组装

来源:化学系发布时间:2015-12-28

近日,我校化学系、先进材料实验室、2011能源材料化学协同创新中心赵东元院士领衔的科研团队在新型有序、光电功能介孔材料超组装方面取得了重要进展。12月,相关研究论文“Incorporation of well-dispersed sub-5-nm graphitic pencil nanodots into ordered mesoporous frameworks”在线发表于国际权威期刊《自然•化学》(Nature Chemistry)(DOI:10.1038/nchem.2405)。研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、上海市科委等项目的资助和支持。

多彩铅笔之光点亮有序多孔世界

 

成果:打破固有思维,实现光电介孔材料的模拟分子超组装

介孔材料在光电子、传感器、光伏电池、离子交换、药物传送和催化领域有着广阔的应用,赢得了众多科学家的关注。介孔光电材料利用客体材料的光学特性和主体材料的高表面积的特点,实现了独特的可调节的光电子特性。在有序介孔材料中直接组装光学活性纳米材料,同时保持介观主体的有序结构是介观材料研究领域的一大科学挑战。

赵东元院士研究团队提出一个“自嵌入模拟分子超组装”的策略,将多彩、超小尺度的石墨化铅笔纳米点(小于 5 nm)直接嵌入介孔骨架,以获得有序复合介孔光电子材料。超小的铅笔纳米点通过传统的石墨化的铅笔芯制备而来,显示出优异的光物理和化学性质,如耐光漂白、低毒性、优良的分散性以及良好的稳定性。他们将多种有序介孔骨架(包括介孔二氧化硅、碳、二氧化钛)作为主体框架,超小石墨化氮掺杂的铅笔量子点作为客体材料,成功的将石墨化氮掺杂铅笔量子点嵌入组装到多种有序结构中,将原来无活性的介孔氧化硅、介孔碳、介孔氧化钛赋予新的功能,首次得到了发光性能的介孔材料。这一“自嵌入模拟分子超组装”策略为制备高性能的多孔界面材料与器件提供了一条新思路,实现了弱的非共价键(如氢键、范德华力和电价键)驱动的有序结构的自组装,同时极大的降低了组装过程中引入外源材料(通常大于 10 nm)产生的尺寸效应对前驱体的影响,该研究在介观材料与光电子材料领域有着广阔的理论示范和应用前景。

 

过程:术业有专攻,团队以介孔结构为研究核心近二十载

赵东元,复旦大学教授,中科院院士,第三世界科学院院士。主要从事介孔分子筛的合成和结构研究,创造了多种新型介孔材料并用于石油催化、能源储存与生物医学等研究领域。近年来,赵东元院士合成了18种以复旦大学命名的FDU介孔分子筛新结构,发展了“酸碱对”匹配的合成介孔材料路线,制备了一系列热稳定的、大孔径的、高度有序的介孔氧化物材料、介孔高分子和碳材料,在介孔分子筛结构、外貌控制及多相组装机理等方面形成独特见解,为介孔材料的发展和应用做出了贡献。在国际重要刊物上发表SCI论文近600篇,包括2篇Science,2 篇Nature,1篇Nature Materials,1篇Nature Chemistry,4篇Nature Commun.,50篇J. Am. Chem. Soc.,34篇 Adv. Mater.,32 篇Angew. Chem. Int. Ed.,论文引用次数近5.5万次(h指数110)。曾任Journal of Colloid Interface Science编辑、英国皇家化学会(RSC)Journal of Materials Chemistry主编, 现任美国化学会ACS Central Science高级编辑,Journal of the American Chemical Society等期刊编委。赵东元院士被汤森路透社列为全球2015化学、材料两个领域高被引科学家,也被列为最具国际影响力的中国科学家。

论文第一作者为我校化学系毕业生、2012级博士研究生孔彪博士,师从赵东元院士,入选澳大利亚Monash大学国际双奖计划,并破格授予Monash大学工学博士学位,现任墨尔本大学博士后研究员,2016年起将赴斯坦福大学继续从事合作研究。曾荣获“上海市青少年发展创新市长奖”、教育部“博士研究生学术新人奖”、澳大利亚“维州学术之星”荣誉称号、研究生国家奖学金、“宝钢教育基金会特等奖(全国第一名)”、“陶氏化学可持续发展创新奖”一等奖、“联合利华-英国皇家化学会创意演讲竞赛”一等奖、复旦大学研究生“学术之星”、“优秀学生”、“优秀学生标兵”等荣誉称号。相关研究成果被Nanowork,PHYS&ORG,Chem.Views等多家新闻媒体和杂志报道,并被选为Weily杂志特别专题报道与研究热点,被英国皇家化学会(RSC)选为Chem.Soc.Rev.封面及热点文章,以及自然出版集团选为自然亚洲材料研究亮点总结。
 

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