許輝：“點亮”絕緣材料

許輝在實驗室。 受訪者供圖

　　◎科技日報記者 朱 虹

　　絕緣與發光，在電致發光材料領域，曾是一對難以調和的矛盾。讓絕緣材料通電並高效發光，是困擾學界多年的難題。如今，這一難題被一項突破性研究解決。黑龍江大學教授許輝帶領團隊，與國內外合作者歷經多年攻堅，首次讓絕緣的稀土納米晶實現了高效電致發光，使“絕緣體發光”從不可能變為現實。相關成果日前在線發表於國際學術期刊《自然》。

　　“做科研如同登山，認準了山頂，就不能怕路遠。”許輝説。這份信念，激勵他和團隊不斷攀登科學高峰，最終“點亮”絕緣材料。

　　從零起步

　　2003年，許輝在哈爾濱工業大學完成了本科與碩士階段的學習，隨後在復旦大學攻讀博士學位，將有機電致發光（OLED）材料——稀土配合物作為研究對象。“OLED材料能讓屏幕自己發光。我們常用的LCD屏幕本身不發光，要靠背後的燈管照亮才能顯示畫面。而OLED屏幕的每個像素都是一顆微型燈泡，通電後能自己發光。同時，OLED材料更輕薄、能彎曲，現已被用在高端手機、電視上。”他説。

　　彼時，全球顯示産業正處在爆發前夜。而許輝的研究對象——稀土配合物，憑藉窄帶發光、色純度高、光譜覆蓋廣等優勢，被業內視作下一代顯示技術的核心材料之一，市場潛力巨大。

　　然而，這位“潛力選手”有兩個致命短板：穩定性差、電致發光效率低。為解決穩定性問題，許輝利用磷氧類配體，重新構建稀土配合物。“當時，國內幾乎沒人研究過這類配體，我們相當於在一片空白領域探索。”許輝回憶道。研究結果令人振奮：磷氧類配體就像給稀土配合物加了一個“保護殼”，大幅提升了其在加工和使用過程中的穩定性，使它具備了工業化生産的可能。

　　不過，穩定性問題解決後，電致發光效率卻未能達到産業化要求。此時，許輝調整研究思路，從追求提升性能，轉向探究發光過程的物理機制。他系統研究配體與稀土離子在電致發光過程中的相互作用，同時設計不同結構的配體、梳理結構與性能的內在關聯。

　　“做科研就像在迷霧中探路，方向比速度更重要。”許輝説。經過兩年努力，他和團隊研發出達到國際領先水平的紅光稀土配合物，解決了穩定性和電致發光效率難題。

　　博士畢業後，國內外多家機構向許輝拋來“橄欖枝”，但他選擇回到哈爾濱。“這裡很安靜，適合潛心做科研。同時，我很喜歡哈爾濱的文化氛圍和濃濃的人情味。能在自己喜歡的地方，做自己喜歡的事，我覺得很幸福。”他説。

　　2006年，許輝加入黑龍江大學。當時，黑龍江省尚無學者從事有機光電研究，他再次從零起步。入職後，他的第一項任務就是搭建實驗室。他和6名研究生一起，從購買螺絲、組裝通風櫥開始，打造實驗平臺。

　　“這段經歷磨煉了團隊的韌性，讓我們明白，條件不足不是停下的理由，而是創新的起點。”許輝説。那些年，他每天早晨7點半就到實驗室，晚上11點才離開，幾乎全年無休。

　　憑着這股韌勁，許輝帶領團隊在艱苦條件下堅持探索，並取得多項突破：2017年發表學校首篇《科學》子刊論文；2021年發表黑龍江省首篇《自然·光子學》論文……

　　架設“橋梁”

　　在深耕稀土配合物的同時，許輝將目光投向了另一類具有潛力的材料——稀土納米晶。它具備更優異的發光特性，但“天生”絕緣，電荷無法進入其內部，導致它無法被用於電致發光器件，成為領域內公認的絕緣“壁壘”。許多科研團隊嘗試突破，均告失敗。

　　“既然電荷進不去，我們就把能量送進去。”許輝説。他帶領團隊跳出“通電發光”的傳統思維，大膽提出了一個全新構想——用配體建一座“光電橋梁”，把電送進去、把光運出來。

　　想法極具顛覆性，但前路漫漫，充滿未知。此後14年，許輝和團隊走上了一條漫長的攻堅之路。“做科研就像在隧道中掘進，最開始挖的時候，眼前只有黑暗，但你必須堅信前方有光，並持續揮動鎬頭。”許輝常用這句話鼓舞團隊。為了找到能充當“橋梁”的配體，他們篩選了200多種材料，經歷了無數次失敗。他們初期製備的器件，發出的光極其微弱，甚至無法被儀器檢測到。“那段時間，大家都很煎熬，有人甚至想要放棄。”許輝回憶道。

　　迷茫之際，許輝帶領團隊放緩腳步，不再急於追求器件的發光效果，而是回歸基礎，潛心研究能量從配體到納米晶的傳遞效率。這一調整讓他們走出了困境。通過反復優化配體結構，他們最終設計出最優分子CzPPOA。該分子能高效“捕獲”電能，並以96.7%的超高效率將其傳遞給絕緣材料——稀土納米晶，使其發光。相關成果在線發表於《自然》。

　　在這場漫長的攻堅中，許輝並非孤軍奮戰。許輝團隊與新加坡國家科學院院士劉小鋼、清華大學深圳國際研究生院副教授韓三陽的團隊開展了深度跨校合作。“劉小鋼老師是戰略型科學家，他總能把握研究大方向，在關鍵節點上為我們指明道路。”許輝回憶道，“我們經常深夜通過微信、郵件溝通，哪怕他在國外開會，也會倒時差和我們一起分析數據。這種敬業精神深深感染了我。”

　　“真正的突破不是一蹴而就的，而是源自日復一日的堅持與積累。”許輝感慨道，“當看到器件發出穩定而明亮的光，大家激動不已。14年，3支團隊中每個人都執着地相信這束光的存在。而最珍貴的，是這道穿越漫長黑暗、始終未曾熄滅的信念之光。”

　　培育英才

　　“培養學生，首要的是培養他們發現和解決問題的能力，而不只是傳授知識。”許輝常對學生説。他是這樣説的，也是這樣做的。

　　此次發表在《自然》上的論文的通訊作者之一、黑龍江大學教授韓春苗，曾是許輝的學生。剛加入團隊時，韓春苗在有機合成實驗中屢屢受挫。得知此事，許輝沒有直接指出問題，而是引導她自己分析實驗過程，檢查反應溫度和溶劑純度，並鼓勵她設計對照實驗驗證猜想。

　　在這樣的培養下，韓春苗快速成長，32歲便成為學校最年輕的博士生導師，34歲入選國家級青年人才計劃，如今已成為團隊的核心力量。

　　許輝的學生譚靜在實驗中，因器件信號過於微弱、難以測量而一度陷入沮喪。許輝鼓勵她：“失敗是科研的常態，重要的是從中找到突破口，每一次調試都是在向成功靠近。”當測到器件信號，譚靜第一時間跑去彙報，許輝為她感到高興的同時不忘提醒：“這只是萬里長征第一步，我們還要把背後的科學問題搞清楚。”

　　此外，許輝格外注重培養學生的協作精神，經常鼓勵他們“走出去看看”。“現在做科研，靠單打獨鬥很難取得大成果，要學會借助其他人的力量。”他説。

　　如今，許輝培養的60余名學生，有的深耕學術界，有的成為公司研發骨幹，有的投身企業管理。“就像我的老師培養我那樣，無論他們選擇哪條路，我都支持，希望他們在各自的領域發光發熱。”他説。

　　在許輝的辦公室裏，一盆他精心照料多年的龍骨挺拔向上，鬱鬱蔥蔥，如同他培育的學生，已悄然成材。“在我看來，最亮的發光體，不是實驗室裏的新材料，而是那群被‘點燃’並將照亮未來的人。”他説。