中科院院士任咏华:激发态调控创造全新物质促进可再生能源研究
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11月24日~27日,一年一度的科学盛会——未来科学大奖周顺利举行。与会杰出科学家分享前沿科学的基础研究成果,探讨学术创新,共襄科学盛举。在“化学:纳米催化与材料科学”专题分论坛上,香港大学化学系讲座教授、中国科学院院士任咏华,做了题为《实现激发态调控-从分子设计至超分子组装、纳米结构及功能》的报告。

报告中,她介绍了自己的研究团队在金属配位发光材料的设计、组装与结构调控方面的工作进展。利用共轭的炔烃、联吡啶化合物和金属―金属弱相互作用的有机结合,设计并合成了多种发光材料和传感器。这些成功能够用于多种离子、有机分子和生物分子的灵敏分析和检测。

有数据显示,全球每年的能源需求约为13万亿瓦。到2050年,人类的能源需求量将额外增加14万亿至20万亿瓦,地球正面临百年一遇的能源危机,研发出无污染和可再生的替代能源是当务之急。1992年起,任咏华就开始进行有机金属发光体的研究,制备出了长寿命的冷发光有机金属,激发态寿命在微秒量级,比绿色荧光蛋白和其他荧光材料的激发态寿命还长,促进了有机发光二极管的发展。

任咏华

此外,任咏华还开创性地把无机及有机金属化学的研究应用于功能分子材料研究中,开发出新型发光的分子设计和材料研究,并从发光性和机理方面做出了极为详尽的阐述,为此领域的研究奠定坚实的理论基础。这些新的分子功能材料具有光学、电荷分离、太阳能转换及发光等特性。有关成果可应用于材料和能源科学,为发展有机太阳能电池、有机发光二极管显示屏、固态照明等范畴奠定基础。亦利用超分子化学及发光特性设计分子识辨探针及化学和生物传感器,可应用于探测毒素或有害物质。这些基础研究成果预期可广泛应用于发展再生能源、能源节约、固态照明、化学探针及环境保护等范畴,为人类可持续发展做出贡献。

分子激发态是理解光物理、光化学反应过程的基础,由于分子激发态下对应有机分子的电子组成、结构及反应活性相比基态发生了显著的变化,化学家普遍认为可以将其看作全新的物质进行研究。

在任咏华教授看来,通过研究发光机理与结构-性质之间的关系,能合理设计并组装有特定应用和功能的化合物并对其性能进行调控,从而成为决定化合物发光性质和形貌的潜在因素。同时,其组装机制也为理解各种分子间作用力以及新型材料定向组装的相互作用提供了新的见解。

文/广州日报·新花城记者:武威、张丹

图/广州日报·新花城记者:武威、张丹

视频/广州日报·新花城记者:武威、张丹

广州日报·新花城编辑:蔡凌跃