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人物專訪丨南京工業(yè)大學(xué)陳峰老師：鈣鈦礦材料新突破

發(fā)布人： 發(fā)布時(shí)間：2024-11-14 文字： 大 中 小

 

近期，北京卓立漢光儀器有限公司董磊副總經(jīng)理攜團(tuán)隊(duì)前往南京工業(yè)大學(xué)專訪陳峰老師，陳峰老師在鈣鈦礦、鈣鈦礦-PVDF復(fù)合膜等新材料研究領(lǐng)域均取得豐富的科研成果。今天，讓我們一起走進(jìn)陳老師實(shí)驗(yàn)室，了解團(tuán)隊(duì)研究工作以及在鈣鈦礦領(lǐng)域取得的突破性進(jìn)展。

研究成果展示：創(chuàng)新技術(shù)穩(wěn)定鈣鈦礦材料

陳峰老師于2019年加入南京工業(yè)大學(xué)，2021年開始研究生招生，為團(tuán)隊(duì)注入了新鮮血液。團(tuán)隊(duì)主要聚焦于鈣鈦礦發(fā)光與激光領(lǐng)域，專注于鈣鈦礦材料的合成，以及其核心性能表征。為了提升研究效率與準(zhǔn)確性，團(tuán)隊(duì)還特意引進(jìn)了卓立漢光的熒光光譜儀，為材料性能的全面表征提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
研究小組的工作可以劃分為兩大核心板塊：一是鈣鈦礦納米晶薄膜的研究，二是鈣鈦礦單晶光電特性的探索。在鈣鈦礦單晶激光，特別是微腔激光方面，他們已取得了初步但令人矚目的研究成果。面對鈣鈦礦材料普遍存在的穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性及毒性挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)勇于創(chuàng)新，開發(fā)出一種獨(dú)特的溶解溶脹方法。這種方法不僅能夠?qū)⑩}鈦礦納米晶巧妙地嵌入防水薄膜中，調(diào)控其發(fā)光性能，更關(guān)鍵的是，它有效地穩(wěn)定了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了鉛的固定化，從而從根本上解決了材料的毒性和穩(wěn)定性問題。此外，他們所選擇的薄膜材料還展現(xiàn)出壓電、鐵電等獨(dú)特的物理特性，為未來的研究開辟了新的方向和廣闊的空間。在單晶制備方面，研究小組采用傳統(tǒng)方法，并在研究初期就充分使用光譜表征，目前該方向的研究也已取得了顯著的進(jìn)展。

鈣鈦礦與PVDF膜協(xié)同研究：探索光增益與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

課題組目前專攻兩大材料——鈣鈦礦與PVDF膜，鈣鈦礦以其強(qiáng)大的光增益能力、可調(diào)諧的光譜特性，以及覆蓋紫外至紅外的寬廣波段，成為研究中的亮點(diǎn)。而PVDF膜材料，則因其豐富的相結(jié)構(gòu)及多樣的結(jié)構(gòu)調(diào)整可能性，展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。兩者間存在微妙的相互促進(jìn)關(guān)系：PVDF膜的結(jié)構(gòu)調(diào)整能夠影響鈣鈦礦的排列與性能，反之，鈣鈦礦的填充也賦予PVDF膜新的特性與功能。
基于這兩者的獨(dú)特優(yōu)勢，未來有多個(gè)潛在發(fā)展方向。首先，鑒于膜材料的高發(fā)光效率，其在顯示技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，如鈣鈦礦基LCD或LED的開發(fā)。其次，利用其在特定光波長下的獨(dú)特發(fā)光特性，可開發(fā)高安全性的防偽材料。再者，若解決導(dǎo)電性問題，此類膜材料有望成為柔性光電子器件的理想選擇，其優(yōu)異的柔韌性為創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了無限可能。
然而，當(dāng)前研究面臨的主要挑戰(zhàn)在于如何實(shí)現(xiàn)薄膜生長的精準(zhǔn)控制、發(fā)光性能的優(yōu)化以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提升。為此，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步深化基礎(chǔ)研究，同時(shí)探索LED、偏振調(diào)控等前沿應(yīng)用方向，以充分挖掘這兩種材料的巨大潛力。
另一方面，關(guān)于微腔激光器的研究也在同步推進(jìn)。針對穩(wěn)定性這一核心難題，團(tuán)隊(duì)不僅專注于鈣鈦礦激光的性能優(yōu)化，還積極探索光泵浦激光發(fā)射的新路徑，旨在實(shí)現(xiàn)低閾值激發(fā)，提高光效率，并減少對材料的損害。盡管外部條件如氮?dú)獗Ｗo(hù)能在一定程度上輔助提升穩(wěn)定性，但根本性的解決方案仍需進(jìn)一步探索。在微腔設(shè)計(jì)上，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入了Pb(OH)Br殼層結(jié)構(gòu)，旨在實(shí)現(xiàn)防水的同時(shí)，確保鈣鈦礦單晶的固有的光電特性。此外，微腔表面平整度問題直接關(guān)系到光的吸收、發(fā)射與損耗。因此，開發(fā)兼具防水性能與優(yōu)異表面平整度的鈣鈦礦微腔結(jié)構(gòu)，成為團(tuán)隊(duì)的重要研究方向。
展望未來，激光器應(yīng)用前景廣闊。從光泵浦向電泵浦的過渡，將推動小型化激光器的研發(fā)，提升其實(shí)用價(jià)值。同時(shí)，利用激光對環(huán)境折射率變化的極高敏感性，可開發(fā)高精度的氣體或液體傳感器，為環(huán)境監(jiān)測與工業(yè)檢測等領(lǐng)域帶來革命性變化。激光的窄線寬特性，使其對環(huán)境變化的響應(yīng)更為敏銳，為傳感技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)大支持。
 

國產(chǎn)儀器的發(fā)展現(xiàn)狀與期待

關(guān)于國產(chǎn)儀器近來年的發(fā)展，陳老師表示近年來國產(chǎn)設(shè)備在多個(gè)領(lǐng)域，尤其是高精度設(shè)備方面，取得了顯著進(jìn)步，光譜儀作為其中的重要代表，其發(fā)展水平已日益接近國際先進(jìn)水平。目前，國產(chǎn)光譜儀與原先進(jìn)口的設(shè)備相比，測試結(jié)果已幾乎相當(dāng)。若能在穩(wěn)定性上再進(jìn)一步優(yōu)化，將達(dá)到更加完美的狀態(tài)。

寄語卓立漢光25周年

陳峰老師作為卓立漢光產(chǎn)品的多年使用者，對產(chǎn)品表示充分認(rèn)可，并表達(dá)了對卓立漢光25周年的祝福，“祝卓立漢光二十五周年大吉，希望卓立漢光的所有的產(chǎn)品能夠比肩國際一流水平，甚至是引領(lǐng)國際”。卓立漢光必將不負(fù)陳老師及科研工作者所望，爭取在國際舞臺大放異彩。
 

總結(jié)

陳峰老師在鈣鈦礦發(fā)光與激光領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦材料的高穩(wěn)定性,并實(shí)現(xiàn)了其在防水薄膜中的高效嵌入與發(fā)光性能調(diào)控。此外，鈣鈦礦與PVDF膜的協(xié)同研究，為顯示技術(shù)、防偽材料及柔性光電子器件等領(lǐng)域帶來了新機(jī)遇。祝陳峰老師的研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)探索LED、偏振調(diào)控等前沿應(yīng)用，推動鈣鈦礦及PVDF膜材料的深遠(yuǎn)發(fā)展。
 

人物介紹

陳峰，南京工業(yè)大學(xué)物理系副教授，碩士生導(dǎo)師，物理系副主任。博士畢業(yè)于東南大學(xué)物理學(xué)院，主要從事金屬/合金納米材料合成、微/納半導(dǎo)體材料制備、激光微腔與光電功能器件設(shè)計(jì)。包括金、銀及金銀合金納米粒子的合成與光學(xué)性質(zhì): 鈣礦/氧化鋅微納結(jié)構(gòu)的制備、發(fā)光特性、激光模式調(diào)控、光電探測與傳感等。在Applied  Physics Letters, Cryst.Growth Des., J. Mater. Chem. C, ACS Appl. Mater. Interfaces, Optics Communications，Nano Energy等期刊發(fā)表學(xué),術(shù)論文40余篇，其中第一作者/共同第一作者，通訊作者15篇?，F(xiàn)任職南京工業(yè)大學(xué)數(shù)理學(xué)院，主講《大學(xué)物理》、《數(shù)學(xué)物理方法》等課程。