獲獎項(xiàng)目簡介
2023年CAIA獎一等獎：光響應(yīng)材料與原位表征技術(shù)開發(fā)
完成單位：大連理工大學(xué)
完成人：劉濤；邱志勇；李睿；孟銀杉；趙亮；劉強(qiáng)
成果簡介：光響應(yīng)分子材料具有成為高密度信息存儲和高靈敏傳感器件等前沿應(yīng)用功能核心的潛能。圍繞光響應(yīng)分子材料器件構(gòu)筑與原位光照表征技術(shù)開發(fā)，團(tuán)隊(duì)提出“利用光誘導(dǎo)電子遷移與重排調(diào)控分子材料功能”的策略，在兼顧配位構(gòu)型穩(wěn)定的基礎(chǔ)上對電子雙穩(wěn)態(tài)進(jìn)行構(gòu)建及動態(tài)切換，實(shí)現(xiàn)了光響應(yīng)智能分子材料的精準(zhǔn)構(gòu)筑與可逆切換；利用金屬離子間電子轉(zhuǎn)移與重排誘發(fā)的金屬-有機(jī)骨架能量、電荷分布以及鍵長變化，實(shí)現(xiàn)了磁性、極性、熒光與熱膨脹等物性的復(fù)合與協(xié)同調(diào)控；設(shè)計(jì)并開發(fā)系列光場激發(fā)下的結(jié)構(gòu)、光譜及綜合物性原位評測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了光響應(yīng)材料在光照下結(jié)構(gòu)與物性的原位實(shí)時探測，為深入性能表征和機(jī)制研究提供了堅(jiān)實(shí)的平臺基礎(chǔ)。近五年發(fā)表75篇高質(zhì)量論文，部分代表作刊登在知名學(xué)術(shù)期刊Nature Chemistry、Nature Materials、Angewandte Chemie International Edition、Chemical Science等，累計(jì)被引超過1000余次。申請授權(quán)專利6項(xiàng)，編寫專著2部，2020年獲遼寧省自然科學(xué)一等獎。
創(chuàng)新點(diǎn)及科學(xué)價值：團(tuán)隊(duì)聚焦光誘導(dǎo)金屬離子電子轉(zhuǎn)移調(diào)控分子功能及原位光學(xué)表征平臺開發(fā)研究，主要創(chuàng)新點(diǎn)如下：1.提出剛?cè)岵?jì)的光響應(yīng)分子設(shè)計(jì)策略，引入彈性分子間作用穩(wěn)定不同電子組態(tài)，為精準(zhǔn)構(gòu)筑光響應(yīng)材料提供了有效途徑；2.提出復(fù)合金屬離子和有機(jī)配體本征特性的多功能耦合與調(diào)控策略，實(shí)現(xiàn)了磁、電、光、熱等物性的耦合與協(xié)同調(diào)控；3.以高通用性、高集成度、多功能為設(shè)計(jì)原則，開發(fā)以光場激發(fā)為核心的測試系統(tǒng)，兼容磁場、電場、熱場、微波等的多物理場復(fù)合測量，實(shí)現(xiàn)了對光響應(yīng)分子材料及器件的光電磁熱物性的原位表征及演化分析，為揭示光響應(yīng)分子機(jī)制關(guān)系與性能開發(fā)驗(yàn)證提供了堅(jiān)實(shí)的平臺基礎(chǔ)。
社會經(jīng)濟(jì)效益：團(tuán)隊(duì)開發(fā)了系列原位光照物性表征技術(shù)與平臺，包括原位單晶衍射儀、紫外-可見、熒光、穆斯堡爾光譜、多場響應(yīng)物性測試系統(tǒng)等光激發(fā)原位測試系統(tǒng)，為闡釋功能分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與光響應(yīng)機(jī)制的構(gòu)效關(guān)系提供了強(qiáng)有力的分析手段。其中開發(fā)的單晶衍射儀用原位光照裝置成功用于原位光照條件下單晶X射線衍射結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)收集。該裝置已獲專利授權(quán)（CN202022002167.5），并與國際知名單晶X射線衍射儀生產(chǎn)商布魯克(北京)科技有限公司合作，聯(lián)合開發(fā)單晶X射線衍射儀用原位光照功能選件。
應(yīng)用前景：團(tuán)隊(duì)開發(fā)了磁電測量用原位光照測量裝置以及微波探針系統(tǒng)，可滿足在不同波長的激光照射下對分子材料磁性、介電、導(dǎo)電、自旋輸運(yùn)等多重物理性質(zhì)的測試表征。基于飛秒泵浦技術(shù)的時間分辨吸收光譜成像與圓二色綜合測試系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在原位光照條件下對分子結(jié)構(gòu)、磁性、電性以及熒光、圓二色等復(fù)合物性的實(shí)時監(jiān)測與表征分析。以上原位光學(xué)分析技術(shù)與表征平臺有望在生命健康、能源催化等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
