高效率、高色纯度、绿色环保的电致发光材料是新一代显示与光电子技术的重要基础。碳点(Carbon Dots,CDs)兼具分子发光体的化学可设计性和纳米发光体的发光特性,为发展新型电致发光材料提供了新的可能。然而,其电致发光行为受到材料结构、聚集态效应、界面过程及器件构筑等多尺度因素的协同影响,如何建立统一的材料设计理论并揭示性能调控规律,一直是该领域的重要科学挑战。
近期,袁方龙教授课题组受邀在《Accounts of Chemical Research》发表题为“Carbon Dots for Electroluminescence: Bridging Molecular Fluorophores and Quantum Emitters”的Account文章。文章系统总结了课题组近年来在碳点电致发光材料领域取得的系列研究成果,提出了“可编程碳点电致发光材料(Programmable Carbon Dot Electroluminescent Materials)”的发展理念,揭示了碳点电致发光材料的设计规律,提出了相应的关键设计原则,构建了贯穿材料结构设计、光物理调控与器件构筑的统一设计框架。
文章围绕多色电致发光、窄带高色纯度发射、高效固态发光和三线态激子利用四个关键科学问题,归纳了碳点电致发光材料的结构设计策略与性能调控机制,阐明了材料结构、光物理过程与器件性能之间的内在关联。文章认为,碳点兼具分子发光材料的化学可设计性和半导体量子点发光材料的纳米尺度发光特征,有望发展成为新型可编程电致发光平台,为绿色显示和新一代光电子器件的发展提供新的材料体系与设计思路。

图1. 可编程碳点电致发光材料。文章围绕多色电致发光、窄带高色纯度发射、高效固态发光和三线态激子利用四个关键方向,系统总结了碳点电致发光材料的设计策略与发展趋势。
论文共同第一作者为2025级博士生滕茜和2026级博士生李晨昊,通讯作者为石钰鑫博士和袁方龙教授。文章链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.accounts.6c00385。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金及北京师范大学等项目的资助。