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从基础研究的冷板凳到国民经济的主战场，从技术革新的惊喜到成果转化的轰鸣，我校高性能稀土光电材料与器件研究团队以科技创新之刃，打破世界创新之局，让深埋地底的稀土矿藏，迸发出耀眼的科技锋芒。

深夜，我校电子科学与工程学院实验室里，通风橱低沉的嗡鸣与激光脉冲清脆的哒哒声交织。高性能稀土光电材料与器件研究团队成员周东磊站在实验台旁，目光如炬。炉门打开，新的晶体制备好了，没有断裂，没有塌陷，稀土离子成功且稳定地嵌入了基质材料。那些被精密调控的稀土离子，正以原子级的精度在基质材料中排列成阵，如同嵌入星河的密钥。半个世纪以来横亘在量子剪裁发光领域的壁垒，终于在这一刻被这束晶体折射的微光劈开一道裂缝。

这束光的破晓，源于一段从 “追赶者”到 “破局者”的报国征程。

“工业维生素”与 “卡脖子”之痛

2009年，怀揣科学梦的周东磊考入我校半导体化学试验班，2013年成为学校首批本硕博连读学生。在导师宋宏伟教授的引领下，他与稀土发光材料结缘，更在心中埋下突破 “卡脖子”技术，为国家信息基础设施建设提供核心支撑的坚定信念。

稀土， “工业维生素”。它独特的4f电子跃迁特性，能让光从最微弱的紫外精准 “剪裁”到温暖的红外，是照明、显示、医疗等领域的 “隐形冠军”，更是无可替代的国家战略资源。然而，一个残酷现实刺痛人心：我国虽供应全球90%的稀土原料，高端光电材料却长期被其他国家垄断。一块指甲盖大小的稀土荧光粉，进口价格竟是原矿的千倍！

锚定 “量子剪裁”，破译发光效率密码

为打破国外技术壁垒，开发更高效率、更低成本的稀土光电材料。2007年起，宋宏伟教授带领高性能稀土光电材料与器件研究团队聚焦于基于稀土掺杂的新型纳米半导体发光和光电器件。传统稀土材料吸收一个高能光子只发射一个低能光子，效率瓶颈明显。为提升发光效率，团队将目光锁定在量子剪裁技术———通过一个高能光子激发产生两个低能光子，理论上可将发光效率提升至200%。

然而这项上个世纪50年代提出的理论，因难以找到合适的发光基质、稀土离子难以嵌入、发光效率骤降等原因，始终停留在纸面，国外科研团队尝试数十年未果。

科研何尝不是在无人区开荒？没有路，就自己踏出一条！

如何攻克基质特性对稀土发光的制约？团队从化学的生长动力学角度与合成角度寻找突破，尝试数十种合成方法，对稀土离子进行精细的掺杂与调控，终于把稀土离子掺进半导体材料中。

2015年，团队创新性地提出将钙钛矿材料与稀土离子结合的技术路线。历经两年多艰苦实验，首次在镱掺杂金属卤化物钙钛矿材料中观测到近红外量子剪裁发光现象，内量子效率突破173%。团队乘胜追击，持续改进合成与测试方法，终于在2017年，实现了稀土离子在半导体中的稳定掺杂。又经过两年潜心优化，最终将量子剪裁效率提升至近200%。

“中国光”闪耀世界，照亮未来应用

研究工作一经发布，美国等国外研究团队纷纷跟进。 《Science》评价其为“近年来最激动人心的工作之一。”

量子剪裁发光技术意义非凡。它能将紫外到蓝光区域的光子高效地转换到晶硅电池的理想响应区域，成功避免了热效应所造成的电池能量损失，可使电池光电转换效率大幅提高，远超其他荧光转换技术，堪与叠层电池技术相媲美，而其方法更为快捷，更具实用性。

基于此，团队进一步与国内顶尖公司合作，研发低损耗近红外通信材料，从原理上减少了发光过程中的热损耗，继续开发低热损耗的新型激光器、量子光源和硅光芯片等新型光电器件。

“科研人的使命，是为后人留下星光。”在科研的道路上，宋宏伟老师一直鼓励团队走出固化思维，直面关键科学问题，向未知领域发起挑战。如今，团队青年教师接过接力棒，在发光器件、量子集成等领域不断开疆拓土，让 “稀土之光”真正照亮国民经济。像周东磊这样从团队成长起来的年轻导师，也正将黄大年老师 “振兴中华，乃我辈之责”的精神誓言传递给新一代学子。

稀土是大地馈赠的宝藏，更是中国科研人攀登的 “光电珠峰”。从量子剪裁的微观突破，到产学研融合的宏大布局，这支团队每一步都在为 “强国梦”筑基。未来，他们将继续以稀土为媒，以创新为帆，共同点亮中国科技的璀璨未来！

(文字/陈钊 图片/受访者提供)