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一個(gè)女科學(xué)家的執(zhí)著和夢想 ——記蘭州大學(xué)唐瑜教授團(tuán)隊(duì)

來源:中國網(wǎng)      2023-11-14
導(dǎo)讀:矢志不渝,潛心投入科研的唐瑜教授,扎根蘭州大學(xué)三十余年,長期從事稀土配位化學(xué)和功能材料研究工作,在稀土功能配合物及其材料領(lǐng)域做出了獨(dú)創(chuàng)性貢獻(xiàn)。

稀土被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)的維生素和21世紀(jì)的新材料寶庫,有著極其廣泛的用途,在光、電、磁以及催化方面有著特殊的性能,是非常重要的戰(zhàn)略資源。我國稀土儲(chǔ)量非常豐富,但稀土功能材料在理論和應(yīng)用方面的研究亟待進(jìn)一步加強(qiáng)。矢志不渝,潛心投入科研的唐瑜教授,扎根蘭州大學(xué)三十余年,長期從事稀土配位化學(xué)和功能材料研究工作,在稀土功能配合物及其材料領(lǐng)域做出了獨(dú)創(chuàng)性貢獻(xiàn)。近年來唐瑜教授團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)稀土元素化學(xué)的前沿科學(xué)問題及國家和甘肅社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大需求,圍繞稀土功能材料這一主題,針對(duì)如何在分子水平精準(zhǔn)調(diào)控稀土材料的功能這一關(guān)鍵科學(xué)問題,從稀土配合物的分子設(shè)計(jì)入手,利用稀土離子獨(dú)特的電子構(gòu)型和能級(jí)結(jié)構(gòu)特征,對(duì)稀土功能材料進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)筑,并基于原位配位、界面效應(yīng)、能量傳遞和超分子組裝等手段,建立了分子水平稀土材料功能調(diào)控策略,將其應(yīng)用于稀土光電材料、生物探針、納米催化及能源材料等特色研究領(lǐng)域中,實(shí)現(xiàn)了稀土材料創(chuàng)制及功能調(diào)控。同時(shí),團(tuán)隊(duì)致力于將稀土功能材料基礎(chǔ)研究成果向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的延伸,加強(qiáng)與稀土企業(yè)的合作交流,通過項(xiàng)目合作等形式,將基礎(chǔ)研究成果向應(yīng)用拓展,推動(dòng)稀土資源的高值化應(yīng)用研究。

新手段,新策略,新成果

圍繞稀土功能材料精準(zhǔn)構(gòu)筑及功能調(diào)控這一主題,在稀土配合物分子設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,唐瑜團(tuán)隊(duì)利用配位組裝、摻雜策略、界面工程和能量傳遞過程控制等設(shè)計(jì)與構(gòu)筑刺激響應(yīng)型稀土智能光電材料,進(jìn)行功能導(dǎo)向的可控合成研究,并探索了其在多維度光學(xué)編碼和有機(jī)光電轉(zhuǎn)化材料等方面的應(yīng)用。發(fā)現(xiàn)了稀土配合物自組裝誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象,并利用原位配位、界面效應(yīng)和能量傳遞通道構(gòu)建,結(jié)合配體的刺激響應(yīng)性設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)配合物與基質(zhì)的雜化和復(fù)合。此外利用材料基質(zhì)和配體設(shè)計(jì),深入研究各種刺激下稀土的熒光信號(hào)和壽命響應(yīng)及能量傳遞過程,實(shí)現(xiàn)該類稀土配合物發(fā)光材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及多維度和多層次光學(xué)編碼功能。基于以上基礎(chǔ)研究工作,目前已開發(fā)出系列稀土高等級(jí)熒光防偽標(biāo)簽,可以實(shí)現(xiàn)在不同濃度、激發(fā)波長和密鑰驅(qū)動(dòng)下的熒光變色行為;正在進(jìn)行相關(guān)稀土熒光檢測試劑盒的研發(fā)。

針對(duì)提高鈣鈦礦太陽能電池性能和穩(wěn)定性這一難題,唐瑜團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將稀土配合物引入稀土鈣鈦礦太陽能電池器件,開展了新型配合物空穴傳輸材料和鈣鈦礦表界面修飾材料構(gòu)筑研究工作,深入探討了太陽能電池器件體系的界面工程、能量傳遞和構(gòu)效關(guān)系,為高效穩(wěn)定大面積鈣鈦礦太陽能電池組裝提供理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。通過卟啉/酞菁配合物分子極性調(diào)控,構(gòu)筑新型穩(wěn)定卟啉/酞菁配合物空穴傳輸材料;通過結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變增強(qiáng)鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,并進(jìn)一步利用稀土配合物的光轉(zhuǎn)換功能,拓展器件光響應(yīng),開發(fā)出了高效穩(wěn)定的摻雜型鈣鈦礦太陽能電池器件。根據(jù)上述基礎(chǔ)研究工作,進(jìn)一步組裝出活性面積為1平方米面積鈣鈦礦太陽能電池器件,通過中科院第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證得到22.1%的認(rèn)證記錄效率,創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)大面積鈣鈦礦太陽能電池器件認(rèn)證記錄效率。

肩負(fù)重任,勇于開拓創(chuàng)新

多年來,唐瑜帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展與新型稀土功能材料相關(guān)的科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā),取得了系列研究成果,在Natl. Sci. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、ACS Nano和CCS Chem.等期刊發(fā)表高水平論文。她重任在肩,擔(dān)任基金委稀土功能材料創(chuàng)新研究群體首席科學(xué)家,入選教育部“長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授、英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士(FRSC)、國務(wù)院政府特殊津貼專家。兼任白云鄂博稀土資源研究與綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)委員;中國稀土學(xué)會(huì)理事,中國晶體學(xué)會(huì)理事;中國化學(xué)會(huì)副秘書長,中國化學(xué)會(huì)無機(jī)學(xué)科委員會(huì)委員,中國化學(xué)會(huì)女化學(xué)工作者委員會(huì)委員,甘肅省高等學(xué)校大學(xué)化學(xué)與生物課程教學(xué)指導(dǎo)與教材建設(shè)委員會(huì)主任委員;ACS 期刊Inorg. Chem.副主編,Inorg. Chem. Front.、《中國稀土學(xué)報(bào)》(中、英文版)、《無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)》和《結(jié)構(gòu)化學(xué)》等期刊編委。

同時(shí),唐瑜還積極與稀土企業(yè)建立緊密的合作關(guān)系,達(dá)成多項(xiàng)項(xiàng)目合作,并開展研究成果的中試轉(zhuǎn)化,以學(xué)科的高水平科研工作和人才培養(yǎng)優(yōu)勢,為企業(yè)和稀土行業(yè)發(fā)展提供科技支撐。未來,她的開拓創(chuàng)新之路也將越走越遠(yuǎn)。(文/王依)


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