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唐瑜，教授，博士生導師。1999年於蘭州大學化學化工學院獲理學博士學位，之後留校任教。主要從事稀土配合物發光材料的合成以及功能調控研究。入選教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授、英國皇家化學會會士（FRSC）、國務院政府特殊津貼專家、教育部新世紀優秀人才、甘肅省領軍人才第一層次人選和甘肅省“飛天學者”特聘教授。兼任Inorg. Chem.期刊副主編；Inorg. Chem. Front.和《中國稀土學報》(中、英文版)編委；《無機化學學報》和《結構化學》青年編委。主持國家自然科學基金重點及面上專案、高等學校學科創新引智基地、甘肅省重點研發及企業委託專案。近五年在Natl. Sci. Rev., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci.和ACS Nano等國際知名專業期刊上發表論文78篇。
近年來唐瑜教授團隊圍繞著如何在分子水平調控稀土配合物發光材料的功能這一關鍵科學問題，在對稀土配合物進行結構設計基礎上，基於原位配位、介面效應、能量傳遞和超分子組裝等策略，實現材料體系稀土熒光調製，在此基礎上初步建立了稀土配合物發光材料功能調控策略；並將該策略應用於稀土智慧發光材料及太陽能電池器件組裝，實現了多維度光學資訊儲存和智慧生物探針構築，並組裝出高效穩定的無機-有機雜化鈣鈦礦太陽能電池器件。
本文選取唐瑜教授課題組近年的相關文章來介紹該團隊的主要研究工作。
（一）發現自組裝誘導稀土配合物熒光增強效應
透過稀土配合物的結構設計，使得Eu3+配合物無需封裝或雜化過程，即可自組裝為尺寸可控、且具有自組裝誘導發光性質（Self-Assembly Induced Luminescence, SAIL）的Eu3+配合物奈米顆粒。作為應用示例，以SAIL性質進行了生物成像研究，以熒光強度和壽命為輸出訊號，在微尺度下實現了對溫度的精準測量和細胞內次氯酸的比率型雙光子熒光檢測（Natl. Sci. Rev., 2021, 8, nwab016，如圖1所示）。
圖1. Eu3+配合物自組裝誘導發光（SAIL）示意圖及在溫度和HClO生物成像中的應用
（二）實現配合物與材料基質雜化組裝和功能複合
基於原位配位反應進行配合物與材料基質的雜化組裝研究（Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 10649-10653，如圖2所示），並進一步利用介面效應調控配合物與材料基質之間相互作用，提高了材料的穩定性，並實現了配合物與基質的功能複合（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 8654-8658，如圖3所示）。
圖2 基於原位配位反應實現配合物與材料基質的雜化組裝
圖3 基於介面效應實現配合物與材料基質的功能複合
（三）協同調製材料體系稀土熒光光譜和熒光壽命
利用原位配位反應和配體/材料基質的刺激響應性設計，在一種材料體系實現稀土多維度/多刺激響應型光學資訊儲存。代表性工作包括選擇具有發光特徵的碳量子點為材料基質，利用配位組裝在碳量子點上“嫁接”對酸鹼性氣氛能產生熒光訊號響應的Eu3+配合物，實現了材料體系熒光光譜和壽命的協同調製，提高了光學編碼容量和安全性，為稀土配合物在光學編碼材料領域應用提供了新的研究視角（Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 2689-2693，如圖4所示）。
圖4. 材料體系稀土熒光光譜和壽命協同調製用於光學編碼
同時，基於配體交換反應實現了稀土配合物與鈣鈦礦量子點的雜化組裝，在大幅度提高鈣鈦礦量子點水穩定性的同時，將稀土配合物發光的酸鹼響應性與鈣鈦礦量子點發光的溫度響應性充分複合在一起。這種優越的特性可以應用於多刺激響應型光學編碼，從而進一步提高了資訊加密的安全性（ACS Nano, 2021, 15, 6266-6275，如圖5 所示）。
圖5. 稀土配合物與鈣鈦礦量子點雜化組裝實現多刺激響應熒光編碼材料構築
（四）配位誘導構築高效穩定的太陽能電池器件
將具有良好吸光功能的酞菁配合物引入鈣鈦礦太陽能器件體系中，基於配合物與鈣鈦礦的原位反應，誘導鈣鈦礦結構轉變，在晶界處透過生成二維相結構產生“縫合效應”，組裝出高效穩定的太陽能電池器件（J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 11577-11580，如圖6所示）。
圖6. 配合物誘導鈣鈦礦結構變化，產生“晶界縫合”效應
進一步，透過體相摻雜方式將具有良好光吸收功能的稀土卟啉配合物引入鈣鈦礦太陽能電池器件中，利用稀土配合物誘導鈣鈦礦結構轉變的同時，利用配合物的光轉換功能拓展器件光響應，同時透過配合物吸收紫外光，組裝出對水、光和熱全穩定的高效太陽能電池器件（Adv. Sci., 2019, 1802040，高被引論文，如圖7所示）。該工作為首次將稀土配合物引入到鈣鈦礦太陽能電池器件裡，在稀土配合物的分子設計和光轉換功能基礎上，成功實現了全穩定的太陽能器件組裝。
圖7. 利用稀土卟啉配合物體相摻雜，製備出全穩定的鈣鈦礦太陽能電池器件
（五）稀土智慧熒光防偽標籤研製
基於以上基礎研究工作，唐瑜教授團隊目前已開發出系列稀土高等級熒光防偽標籤，可以實現在不同濃度、激發波長和金鑰驅動下的熒光變色行為（如圖8所示），申請三項國家發明專利（202011185652.9；202011181673.3；202011185637.4），有極強的產業化應用前景。
圖8. 稀土高等級熒光防偽標籤在不同激發波長和金鑰驅動下的可控熒光變色
以上為唐瑜教授課題組近年來具有代表性的工作成果，其它更多具體詳細的資訊請傳送郵件至[email protected]進一步討論。歡迎有志於科學研究，並對課題組研究方向感興趣的同學申請團隊碩士/博士及博士後崗位。
唐瑜教授課題組
