泰山學(xué)者特聘專家工作計(jì)劃書聊城大學(xué)范曲立

1、泰山學(xué)者特聘專家工作計(jì)劃書（范曲立）一、背景概述近年來，有機(jī)電子學(xué)已經(jīng)迅速發(fā)展成為信息技術(shù)科學(xué)的重要分支。上世紀(jì)七十年代末，黑格爾、麥克德爾米德、白川英樹等發(fā)明了導(dǎo)電聚合物，揭開了有機(jī)電子學(xué)這一新領(lǐng)域的序幕，并因此獲得了2000年度諾貝爾獎(jiǎng)；九十年代初，英國劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室在nature雜志上上發(fā)表的有機(jī)電致發(fā)光的論文掀起了有機(jī)電子學(xué)研究的熱潮；進(jìn)入21世紀(jì)后，有機(jī)電子學(xué)的研究迅速發(fā)展，science雜志將有其列為2000年十大科技成果之一，并花大量篇幅向人們展示了有機(jī)電子信息時(shí)代的美好前景。作為一個(gè)新興學(xué)科，有機(jī)電子學(xué)充分體現(xiàn)了物理、電子、信息、材料與化學(xué)等多學(xué)科的交叉融合。目前，有機(jī)

2、電子學(xué)的研究主要集中在有機(jī)半導(dǎo)體等領(lǐng)域，相關(guān)材料和器件的應(yīng)用研究取得了日新月異的進(jìn)展。通常認(rèn)為，半導(dǎo)體是信息技術(shù)（獲取、儲存、傳輸、處理）的重要載體之一，其工作原理、性能極限、制造工藝與應(yīng)用范圍在很大程度上決定了其制造成本與商業(yè)化前景。近年來，半導(dǎo)體向納米化、分子化以及量子化發(fā)展，有機(jī)電子學(xué)憑借有機(jī)半導(dǎo)體獨(dú)特的分子特性、超分子結(jié)構(gòu)以及軟物質(zhì)行為成為繼真空電子、固體電子、光電子之后的國際研究熱點(diǎn)。有機(jī)半導(dǎo)體可實(shí)現(xiàn)硅等無機(jī)半導(dǎo)體所具備的信息傳感、存儲、光電轉(zhuǎn)換、顯示等功能，相關(guān)研究主要包括有機(jī)發(fā)光二極管（organic light-emitting diode, 簡稱oled）、有機(jī)薄膜晶體管、有

3、機(jī)光伏太陽能電池、有機(jī)激光器、有機(jī)傳感器和有機(jī)存儲器等。其中，oled可應(yīng)用于平板顯示和固體照明等領(lǐng)域；有機(jī)薄膜晶體管可應(yīng)用于rfid標(biāo)簽（物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)的關(guān)鍵組件）、有源驅(qū)動(dòng)電路、傳感器、存儲器、電子書或電子紙等領(lǐng)域；有機(jī)光伏太陽能電池是重要的新能源途徑之一。另外，低成本印刷電子圖案化加工工藝的不斷改進(jìn)與完善，也為有機(jī)電子產(chǎn)業(yè)注入了無限生機(jī)?？傊?，有機(jī)半導(dǎo)體材料具有種類多、易加工和低成本等顯著優(yōu)勢，因而在過去的近二十年中備受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界矚目，逐漸形成了一個(gè)新興的行業(yè)有機(jī)電子產(chǎn)業(yè)。由于在照明、太陽能電池、晶體管、傳感器、印刷、電容、pcb制造、光刻、人工肌肉及微型電機(jī)等電子產(chǎn)品領(lǐng)域相當(dāng)廣闊的

4、應(yīng)用前景，有機(jī)電子學(xué)及其有機(jī)電子材料產(chǎn)業(yè)也因此成為目前世界各國優(yōu)先支持的研發(fā)領(lǐng)域，取得了相當(dāng)多的研發(fā)成果。但是有機(jī)電子材料及其器件尚沒有完全實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這是由于有機(jī)電子學(xué)及其產(chǎn)業(yè)還存在諸多的技術(shù)瓶頸，主要有：有機(jī)電子學(xué)的基本物理過程，如電子和能量的轉(zhuǎn)移、界面物理過程、納米尺度下的電子行為等，都還沒有比較成熟和清晰的理論支撐；其次有機(jī)電子材料的設(shè)計(jì)原則和基本方法尚未建立；材料結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系尚未有普遍的規(guī)律，材料性能受其制備條件影響很大等等。信息顯示材料與器件是有機(jī)電子學(xué)的重要應(yīng)用。在各種顯示技術(shù)中，傳統(tǒng)的陰極顯像管顯示（crt）被稱為第一代顯示技術(shù)；現(xiàn)階段普及的液晶顯示（lcd）和等離子體顯示

5、（pdp）被稱為第二代顯示技術(shù)；而oled與場發(fā)射顯示（fed）則被公認(rèn)為第三代技術(shù)。與場發(fā)射顯示、等離子體顯示及液晶顯示等平板顯示技術(shù)相比，有機(jī)信息顯示技術(shù)因具有眾多優(yōu)點(diǎn)：低能耗；驅(qū)動(dòng)電壓低（3-5 v）；發(fā)光亮度和發(fā)光效率高；發(fā)光視角寬（ 160）；高對比度（1000:1）；響應(yīng)速度快；超薄超輕（ 1 mm）；全固化主動(dòng)發(fā)光；工作溫度范圍寬(在- 40 至+80 )；材料采用有機(jī)物/聚合物，選擇范圍寬，可實(shí)現(xiàn)發(fā)光波段從紅光到藍(lán)光的調(diào)制；成型加工相對簡便，可直接利用噴墨印刷技術(shù) （ink-jet printing）等形成復(fù)雜的圖像和進(jìn)行大規(guī)模大面積生產(chǎn)；可制作在柔性襯底上、實(shí)現(xiàn)可卷曲的便攜式

6、顯示；容易與其它產(chǎn)品集成；優(yōu)良的性能價(jià)格比等，能夠滿足當(dāng)今信息時(shí)代對顯示設(shè)備更高性能和更大信息容量的要求。正由于其出色的視覺效果、輕薄、節(jié)能和柔性等卓越性能，有機(jī)發(fā)光二極管被認(rèn)為是下一代 “夢幻顯示”技術(shù)，是最具競爭力的第三代顯示技術(shù)。有機(jī)信息顯示是當(dāng)前有機(jī)電子產(chǎn)業(yè)的排頭兵，其應(yīng)用范圍十分廣闊，包括：二維光源，液晶顯示器背光源、鐘表背光源等；替代液晶用來制作小尺寸的顯示器件，包括mp3/4、移動(dòng)電話上的顯示器以及車輛、頭盔顯示器等；開發(fā)較大尺寸的顯示器，如筆記本電腦和平板電視等。目前，全世界已有60余家國家跨國公司活躍于有機(jī)發(fā)光二極管顯示器件的研究和制造中，其中包括柯達(dá)、三星、惠普、菲力普、杜

7、邦、cdt、epson、日立、ibm、西門子、夏普、索尼、摩托羅拉、tdk、先鋒、豐田等著名公司。從目前的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展來看，有機(jī)發(fā)光二極管顯示主要應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)以及mp3、mp4等媒體播放器，并已經(jīng)顯示出廣泛應(yīng)用于平板電視顯示屏的巨大潛力。據(jù)國際市場調(diào)研公司display search預(yù)計(jì)，盡管因全球金融危機(jī)的影響、平板顯示產(chǎn)業(yè)需求有所放緩，但在20092016年這8年時(shí)間里，按照最保守的估計(jì)，oled顯示器銷售額的復(fù)合年均增長率仍將達(dá)到140%，在2016年有機(jī)發(fā)光二極管電視銷售額將達(dá)到23.71億美元。盡管世界上眾多國家和地區(qū)的研究機(jī)構(gòu)和公司致力于有機(jī)電子及相關(guān)材料和器件的研究開發(fā)，有

8、機(jī)發(fā)光二極管顯示技術(shù)經(jīng)歷了從實(shí)驗(yàn)室研究到開發(fā)高分辨率、高穩(wěn)定性、大尺寸和全彩色實(shí)用顯示產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化過程，但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人們的預(yù)料，主要是還有許多關(guān)鍵問題未實(shí)質(zhì)性解決，如材料和器件的穩(wěn)定性不夠理想、有機(jī)材料的遷移率偏低、器件使用壽命太短、材料和器件的發(fā)光色純度的進(jìn)一步提高、封裝技術(shù)、圖案化技術(shù)、全印刷技術(shù)及器件集成技術(shù)的進(jìn)一步完善等問題。顯而易見，有機(jī)電子及其產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，材料的創(chuàng)新是基礎(chǔ)、器件的研究是核心，而應(yīng)用則有賴于全方位的技術(shù)集成。目前涌現(xiàn)的幾種新型oled技術(shù)也突出反映了人們對這些問題的探索：頂發(fā)射有源驅(qū)動(dòng)oled器件有提高發(fā)光亮度、強(qiáng)度和分辨率的潛在優(yōu)勢；低溫多晶硅薄膜晶體

9、管有源驅(qū)動(dòng)oled和噴墨打印技術(shù)可望解決大面積彩色顯示問題，但技術(shù)尚未成熟；硅基有機(jī)發(fā)光二極管（oledos）微顯示器能集成控制電子線路，使顯示器體積減小、成本降低。相信隨著各種新興技術(shù)的發(fā)展，以上這些問題將會(huì)迎刃而解。另一方面，有機(jī)信息傳感將大大推進(jìn)“物聯(lián)網(wǎng)”信息時(shí)代的來臨。“物聯(lián)網(wǎng)”被世界共認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮，世界主要信息化發(fā)達(dá)國家都已將“物聯(lián)網(wǎng)”納入國家發(fā)展戰(zhàn)略。據(jù)beechamresearch數(shù)據(jù)顯示，今年全球m2m終端規(guī)模為9，926萬，年增長率近70%。alexanderresources的數(shù)據(jù)則表明，從全球市場來看，預(yù)計(jì)到2010年m2

10、m市場規(guī)模將達(dá)到2234億美元。美國市場研究公司forrester預(yù)測，到2020年，世界上“物物互連”的業(yè)務(wù)跟人于人通信的業(yè)務(wù)比例將達(dá)到30:1，因此“物聯(lián)網(wǎng)”將被稱為下一個(gè)萬億美元級的通信業(yè)務(wù)。2011年11月7日，總投資超過2.76億元的11個(gè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目在江蘇無錫成功簽約，項(xiàng)目研發(fā)領(lǐng)域覆蓋傳感網(wǎng)智能技術(shù)研發(fā)、傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究、傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成等物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)多個(gè)前沿領(lǐng)域，此舉也意味著我國在物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)領(lǐng)域又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。作為物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中不可或缺的部分，基于有機(jī)電子學(xué)的有機(jī)信息傳感綜合運(yùn)用了材料科學(xué)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、納米科學(xué)、界面科學(xué)等眾多學(xué)科以及光、電、色等各種技術(shù)，在信息傳感技術(shù)中也

11、占據(jù)著重要的地位。有機(jī)信息傳感器的識別捕獲區(qū)域在組裝識別元件后可以特異性地捕獲靶分子；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)域可以通過水溶性共軛聚合物和納米粒子/納米線/納米管的光電效應(yīng)將生物識別過程轉(zhuǎn)換成光、電或色信號，并有可能實(shí)現(xiàn)多種信號的同時(shí)輸出以提高信號特異性；級聯(lián)放大部分可以通過納米結(jié)構(gòu)表面的多種反應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號倍增，提高檢測靈敏度，從而大大推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。就目前發(fā)展來看，“物聯(lián)網(wǎng)”三大支柱技術(shù)中的通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)已獲得了充分的發(fā)展，而傳感技術(shù)與實(shí)際需求仍存在很大差距，已經(jīng)被越來越多地認(rèn)為是其發(fā)展的瓶頸。因此，發(fā)展高靈敏度、高選擇性的新型信息傳感器，尤其是模擬生物識別過程的生物傳感器(biosensor)

12、成為信息時(shí)代亟待解決的問題。1999年，美國los alamos國家實(shí)驗(yàn)室的whitten研究組首先將共軛聚合物衍生化，使之成為水溶性分子，奠定了將共軛聚合物應(yīng)用于生物傳感檢測領(lǐng)域的基礎(chǔ)。經(jīng)過heeger, bazan和whitten等研究組近些年的共同努力，共軛聚合物生物傳感器已經(jīng)被成功地應(yīng)用于若干重要生物體系的檢測，如基因檢測、蛋白質(zhì)/酶活性測定、抗原抗體識別乃至細(xì)菌的直接測定等方面，初步展示了共軛聚合物在快速的高靈敏度生物傳感方面的優(yōu)越性，顯示出共軛聚合物生物傳感器巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。目前，國際上已有包括中國研究者在內(nèi)的十余個(gè)研究組活躍在這個(gè)前沿研究領(lǐng)域，在nature mater

13、ials，pnas，jacs等權(quán)威雜志上發(fā)表論文數(shù)十篇。而這種由學(xué)科交叉產(chǎn)生的獨(dú)特魅力正吸引著越來越多來自生物、信息和材料領(lǐng)域的研究者的參與。盡管基于共軛聚合物的熒光生物傳感器研究已經(jīng)取得了很多令人矚目的成果，我們看到這一新興的研究領(lǐng)域尚遠(yuǎn)未發(fā)展成熟，還有許多問題尚待進(jìn)一步深入。目前面臨的主要有這樣幾個(gè)挑戰(zhàn)性問題。第一、合成多樣性的共軛聚合物主鏈。目前在共軛聚合物生物傳感器中作為熒光報(bào)告器（reporter）用的發(fā)光元件(共軛聚合物主鏈)數(shù)量非常有限，這在很大程度上限制了生物傳感器的選擇范圍，因此亟待開發(fā)新的品種以獲得高靈敏度響應(yīng)。第二、設(shè)計(jì)功能化的共軛聚合物側(cè)鏈。共軛聚合物的側(cè)鏈作為識別和捕

14、獲外來物種的接受器（receptor），關(guān)系到生物傳感器的專一性和選擇性，是傳感器實(shí)現(xiàn)特異性檢測的關(guān)鍵部件。目前多數(shù)的接受器只是采用單點(diǎn)識別模式，即僅以一種相互作用力來驅(qū)動(dòng)主體和客體間的結(jié)合，因而對于生物分子的選擇能力受到很大限制。通過模擬生物體系的多點(diǎn)識別模式，即多種相互作用力（靜電作用、氫鍵作用、疏水作用和空間匹配等）協(xié)同工作，就有可能極大提高共軛聚合物生物傳感器的專一性和選擇性。第三、選擇新型的生物傳感體系。目前利用共軛聚合物為敏感材料的生物傳感器雖然在若干模型生物體系檢測中獲得了成功，然而由于生物體系的復(fù)雜性，共軛聚合物與生物體系之間的相互作用機(jī)理還很不清楚，需要深入研究。生物傳感器在

15、臨床檢測等實(shí)際應(yīng)用中的效果尚未得到驗(yàn)證。因此未來若干年的目標(biāo)是根據(jù)已有共軛聚合物材料選擇合適的生物傳感體系或者針對特定生物分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，設(shè)計(jì)出特異性的共軛聚合物分子，從而實(shí)現(xiàn)對其高靈敏度、高選擇性的生物檢測。申報(bào)人范曲立教授及其所在的團(tuán)隊(duì)在上述領(lǐng)域的科研工作在國內(nèi)具有重要地位，在國際上有較大影響力。申報(bào)人所在的實(shí)驗(yàn)室在有機(jī)電子研究方面的綜合實(shí)力處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，在分子能帶工程、高性能有機(jī)發(fā)光材料、生物傳感與成像等方面保持著領(lǐng)先優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在：1.高效穩(wěn)定藍(lán)光有機(jī)半導(dǎo)體器件，獲國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)及江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)主要成果：設(shè)計(jì)并制備了一系列高效穩(wěn)定芴基藍(lán)光材料，系統(tǒng)研究了芴基光

16、電信息材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。在國際上率先將非平面的螺雙芴單元引入聚芴藍(lán)光材料體系中，大幅度地提高了有機(jī)光電材料的熱學(xué)、電學(xué)和光譜穩(wěn)定性，并對聚芴類材料長波長發(fā)射現(xiàn)象提出了合理的理論解釋。提出單分散多臂結(jié)構(gòu)的大分子設(shè)計(jì)思想，并且在國際上率先提出并成功發(fā)展了微波輔助增強(qiáng)來合成此類功能材料，成功獲得了高產(chǎn)率、高純度而單分散的多臂結(jié)構(gòu)三并咔唑芴類材料，開辟了快速高效制備支化結(jié)構(gòu)光電功能材料的新途徑，所得到的材料由于其顯著的空間位阻有效地抑制了分子間聚集以及締合物的形成，顯著提高了固體藍(lán)光發(fā)射性能。通過量子化學(xué)計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)研究，從理論上研究了雜芴和聚雜芴，同時(shí)提出了合成2,7-二溴雜芴的簡便通用路線

17、，并根據(jù)此路線得到了七種新的2,7-二溴雜芴，并通過suzuki聚合制備了所得2,7-二溴雜芴的聚合物。主要貢獻(xiàn)：通過芴苯交替共聚來開發(fā)新型高效芴類藍(lán)光材料，并獲得了高效率的藍(lán)光器件。隨后相關(guān)內(nèi)容在advanced materials發(fā)表后已被引用200余次，成為有機(jī)電子學(xué)領(lǐng)域提高藍(lán)光效率和材料穩(wěn)定性的代表性工作之一。通過旋涂成膜制備的單層器件實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、高效而超純的藍(lán)發(fā)射，得到了遠(yuǎn)優(yōu)于聚芴類材料的器件性能，是一類相當(dāng)具有應(yīng)用前景的藍(lán)光材料。以上這幾方面的工作已申請了多項(xiàng)專利，在advanced materials, applied physics letters, macromolecule

18、s, organic letters, chemistry of materials, chemical communications, journal of materials chemistry, organic electronics, journal of computational chemistry等國際sci學(xué)術(shù)雜志上共發(fā)表了50多篇高質(zhì)量研究論文，論文他引次數(shù)800多次。該類材料制備的oled器件可以不使用空穴注入層，大大簡化了器件結(jié)構(gòu)，其性能可以同最好的藍(lán)光oled相比，具有極好的市場推廣前景。2.新型全色水溶性發(fā)光聚合物，獲江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)主要成果：共軛聚合物和被分

19、析物之間的電子或能量轉(zhuǎn)移可以實(shí)現(xiàn)“超級”熒光淬滅。熒光信號比其它響應(yīng)更靈敏、更易探測，其靈敏度比小分子高二到三個(gè)數(shù)量級。因此，水溶性熒光共軛聚合物可用于制備高靈敏度、高選擇性的化學(xué)和生物傳感器。此外，由于作為溶劑的水無污染、無公害且價(jià)格低廉，水溶性共軛聚合物也就成為噴墨打印法制備聚合物薄膜顯示器件的理想材料。作為國際上最早進(jìn)入共軛聚合物生物傳感領(lǐng)域的研究團(tuán)隊(duì)之一，本實(shí)驗(yàn)室在國際上率先將芴發(fā)光體系引入到水溶性共軛聚合物分子結(jié)構(gòu)中，成功制備了高熒光效率的水溶性芴基陽離子型藍(lán)光共軛聚合物，其結(jié)果在chemical communications上報(bào)道后已被他引30余次，成為國際上高效率水溶性共軛聚合物

20、的代表性工作之一，被許多研究團(tuán)隊(duì)用于共軛聚合物生物傳感材料的開發(fā)并體現(xiàn)出優(yōu)越的性能。為進(jìn)一步推進(jìn)有機(jī)電子學(xué)向納米和分子層次拓展，在聚合物側(cè)鏈掛接離子基團(tuán)的傳統(tǒng)方法，提出利用剛?cè)崆抖喂簿畚锍肿幼越M裝行為以及柔性鏈的易修飾性來開發(fā)共軛聚合物傳感材料的新方法，可滿足剛?cè)崆抖喂簿畚镒鳛樯飩鞲胁牧系母哌x擇性要求，這為共軛聚合物生物傳感材料制備開辟了新的途徑。將芴發(fā)光基團(tuán)與聯(lián)吡啶基團(tuán)同時(shí)引入共軛聚合物體系，研究了由于金屬離子和共軛聚合物中聯(lián)吡啶的配位作用而導(dǎo)致的熒光信號變化，為實(shí)現(xiàn)熒光傳感提供了新的思路，此文發(fā)表后受到廣泛關(guān)注被他人引用50余次。團(tuán)隊(duì)同時(shí)開發(fā)出了針對在生物體的呼吸鏈中起轉(zhuǎn)移電子重要作用

21、的蛋白-陰離子型鐵硫蛋白的檢測方法，其結(jié)果在macromolecular rapid communications上被作為封面論文發(fā)表。主要貢獻(xiàn)：在探索共軛聚合物與被分析物間的相互作用、共軛聚合物聚集體的形成以及功能、熒光淬滅過程等諸多領(lǐng)域取得了很好的成果，相關(guān)工作已發(fā)表在chemical communications、macromolecules和macromolecular rapid communications等期刊雜志上。3申報(bào)人進(jìn)一步在水溶性共軛高分子的設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用方面以實(shí)現(xiàn)其高性能化為目標(biāo)，圍繞“分子組成、空間結(jié)構(gòu)、聚集行為與光電性能的相互關(guān)系”這一關(guān)鍵科學(xué)問題，沿著“結(jié)構(gòu)聚

22、集性能”這一研究主線開展工作取得了系統(tǒng)和創(chuàng)新性成果。尤其在有機(jī)光電材料應(yīng)用于生物成像方面，成績突出。在小鼠腦深部腫瘤光聲成像（advanced materials）、黑色素納米探針應(yīng)用于腫瘤靶向多模成像(journal of the american chemical society)等方面均取得了豐碩成果，相關(guān)工作被nature旗下著名評論期刊scibx（science-business exchange）列為世界生物技術(shù)領(lǐng)域一周中最為重要的研究成果之一進(jìn)行了專題亮點(diǎn)報(bào)道（scibx 7(43); doi:10.1038/scibx.2014.1280），提出了該工作潛在的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值并作出

23、了高度評價(jià)。申報(bào)人及其團(tuán)隊(duì)在重視基礎(chǔ)研究的同時(shí)，不斷強(qiáng)化自主知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)與研發(fā)工作。緊緊圍繞有機(jī)發(fā)光二極管顯示的產(chǎn)業(yè)技術(shù)開展工作，在界面工程、薄膜工藝、柔性電極、封裝技術(shù)、非標(biāo)多功能真空蒸鍍設(shè)備以及噴墨打印系統(tǒng)等方面展開系統(tǒng)的研究，在有機(jī)光電材料與顯示領(lǐng)域形成了從材料開發(fā)到器件制備過程以及封裝工藝等比較完整的專利群。目前正進(jìn)行產(chǎn)業(yè)孵化，紅、綠、黃三色oled的實(shí)驗(yàn)測試壽命長于2萬小時(shí)；實(shí)現(xiàn)了藍(lán)和白色試驗(yàn)器件壽命超過7千小時(shí)，點(diǎn)陣器件壽命5-7千小時(shí)，掌握了oled制備過程較為完整的關(guān)鍵技術(shù)，包括彩色化技術(shù)（ccm技術(shù)）、薄膜制備技術(shù)、pm-oled顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)，在國內(nèi)外已具有一定的影響。二、

24、總體思路和計(jì)劃1、總體思路：工作思路主要是圍繞國家中長期科技發(fā)展戰(zhàn)略，通過雙方合作，充分發(fā)揮雙方各個(gè)方面的資源優(yōu)勢，重點(diǎn)對有機(jī)電子材料及其在信息和生物領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行深入系統(tǒng)研究，不斷提高本領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和技術(shù)水平。結(jié)合申報(bào)人多年在有機(jī)光電顯示與器件方面的研究經(jīng)驗(yàn)，希望能夠通過高水平科學(xué)研究工作的開展，幫助貴單位創(chuàng)建有機(jī)電子材料領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新平臺，穩(wěn)定一支精干的研究隊(duì)伍，擴(kuò)大多種形式的國際和地區(qū)科技合作與交流，積極推動(dòng)人才的培養(yǎng)和成長，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)高層次科學(xué)研究和工程技術(shù)創(chuàng)新人才。具體來說主要研究方向包括以下兩個(gè)方面：l 新型信息顯示材料與器件關(guān)鍵技術(shù)研究；l 新型信息傳感材料與

25、技術(shù)研究1. 信息顯示材料與器件關(guān)鍵技術(shù)研究有機(jī)電子學(xué)在研究上最活躍和產(chǎn)業(yè)化方面最有應(yīng)用潛力的是有機(jī)電子材料和器件應(yīng)用于信息顯示方面的研究和開發(fā)。新一代的有機(jī)電致發(fā)光顯示（oled）具有更薄更輕、主動(dòng)發(fā)光（不需要背光源）、無視角問題、高清晰、高亮度、響應(yīng)快速、能耗低、使用溫度范圍廣、抗震能力強(qiáng)、成本低和可實(shí)現(xiàn)柔性顯示等特點(diǎn)，其中不少特性是當(dāng)前主流液晶顯示所難以實(shí)現(xiàn)的。但這一研究方向還有許多關(guān)鍵問題未實(shí)質(zhì)性解決，如材料和器件的穩(wěn)定性不夠理想、有機(jī)材料的遷移率偏低、器件使用壽命太短、材料和器件的發(fā)光色純度的進(jìn)一步提高、封裝技術(shù)、圖案化技術(shù)、全印刷技術(shù)及器件集成技術(shù)的進(jìn)一步完善等問題。在本研究方向，

26、申報(bào)人將圍繞信息顯示領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題進(jìn)行研究，將重點(diǎn)開展基于有機(jī)電子學(xué)理論的新型信息顯示材料與技術(shù)的研究。研究內(nèi)容：新型信息顯示材料的開發(fā)，重點(diǎn)是具有高發(fā)光效率和色純度的材料的實(shí)現(xiàn)；提高有機(jī)電子材料的載流子遷移率；深入了解材料的老化機(jī)制，提出實(shí)現(xiàn)器件制備的高性能與穩(wěn)定化策略；完善顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及封裝工藝等。2. 信息傳感材料與技術(shù)研究在當(dāng)前“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)的研究熱點(diǎn)中， 對傳感器的響應(yīng)速度、靈敏度、方便可靠性、獲取的信息量等方面提出了較高的要求；而傳感器本身也是人類從外界感知和獲取信息的手段擴(kuò)展和延伸，為了實(shí)現(xiàn)對人類疾病的診斷和治療、深入了解生命過程，也需要發(fā)展各種生物傳感器以獲取器官、組

27、織、細(xì)胞、分子等多層次的生物信息。因此，發(fā)展高靈敏度、高選擇性的新型信息傳感器，尤其是模擬生物識別過程的生物傳感器（biosensor）成為信息時(shí)代亟待解決的問題。在本研究方向，本實(shí)驗(yàn)室緊緊圍繞信息傳感領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題進(jìn)行研究，將重點(diǎn)開展基于水溶性共軛聚合物光電材料的信息傳感技術(shù)的研究。研究內(nèi)容：利用水溶性共軛聚合物的特性和模擬生物體系的特異性識別作用，結(jié)合多個(gè)維度和不同材質(zhì)的納米材料，完成納米局限空間內(nèi)的多個(gè)相關(guān)反應(yīng)的耦聯(lián)，實(shí)現(xiàn)識別捕獲、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和級聯(lián)放大等功能的集成，從而獲得高效傳感器。2、工作計(jì)劃：2015-2016年，設(shè)計(jì)合成有機(jī)半導(dǎo)體光電材料： 材料制備：用化學(xué)合成，制備高發(fā)光

28、效率有機(jī)半導(dǎo)體材料、高發(fā)光純度有機(jī)金屬配合物材料、高效穩(wěn)定的共軛高分子材料。在p-n設(shè)計(jì)概念的指導(dǎo)下，調(diào)節(jié)有機(jī)電子材料的homo和lumo能級，充分運(yùn)用電子給體單元、電子受體單元等構(gòu)筑新型高效發(fā)光材料，水溶性共軛聚合物材料，高遷移率有機(jī)半導(dǎo)體材料，實(shí)現(xiàn)有機(jī)半導(dǎo)體光電材料的可控制備。 材料表征：用各種儀器來研究發(fā)光效率、電子轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)移等光物理性質(zhì)。 在雙邊交流方面，積極組織有機(jī)電子與信息顯示國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地-聊城大學(xué)雙邊研討會(huì)。2016-2017年，有機(jī)半導(dǎo)體的微加工工藝及結(jié)構(gòu)可控構(gòu)筑： 不斷優(yōu)化有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的微加工工藝，著重發(fā)展分子間具有p-p相互作用和電荷轉(zhuǎn)移相互作用的共軛分子。

29、研究半導(dǎo)體材料在不同物理化學(xué)環(huán)境下的自組裝形態(tài)，闡明形成納米形貌的驅(qū)動(dòng)力和影響因素。 在基于自組裝有機(jī)半導(dǎo)體光電薄膜工藝基礎(chǔ)上，研究有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的結(jié)構(gòu)調(diào)控，發(fā)展表面自組裝理論并實(shí)現(xiàn)對表面有序結(jié)構(gòu)的可控制備，掌握圖案化打印和多層打印技術(shù)。 在帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)人員積極與同行其他專家進(jìn)行有機(jī)光電材料與器件方面的合作研究，拓展有機(jī)半導(dǎo)體材料在光電器件以及生物傳感和成像方面的應(yīng)用。2017-2018年，顯示器件的高性能化研究： 高效穩(wěn)定的有機(jī)發(fā)光顯示器件研制：研制出低驅(qū)動(dòng)電壓、高效率、長壽命的有機(jī)發(fā)光顯示器件。與此同時(shí)，開發(fā)高效金屬氧化物納米材料摻雜稀土發(fā)光器件，用于平板顯示。2018-2019年，有機(jī)/無機(jī)

30、非線性頻率轉(zhuǎn)換光波導(dǎo)特性及制備等方面的研究： 從理論上對各種非線性波導(dǎo)的傳輸特性進(jìn)行分析，提出高效便捷的新理論分析方法的同時(shí)，合成出有效的材料，設(shè)計(jì)出高效的集成光學(xué)器件。 制備各種實(shí)用的光學(xué)器件，探索制備新工藝。2019-2020年，多功能有機(jī)半導(dǎo)體光電器件的研究：綜合利用高性能的新型有機(jī)半導(dǎo)體光電材料，有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的微加工工藝及結(jié)構(gòu)可控構(gòu)筑技術(shù)，拓展有機(jī)半導(dǎo)體在有機(jī)太陽電池、有機(jī)存儲器、有機(jī)激光、生物成像及檢測等方面的應(yīng)用，開發(fā)多功能有機(jī)半導(dǎo)體原型器件。例如：采用給體、受體有機(jī)半導(dǎo)體材料，制備近紅外吸收的共軛聚合物，作為有效的光聲探針用于生物成像；研制出大面積電池原型器件；開發(fā)新型有機(jī)半導(dǎo)

31、體雙穩(wěn)態(tài)存儲器件，低閾值有機(jī)激光器件等。三、目標(biāo)任務(wù)1、科研攻關(guān)目標(biāo)：五年內(nèi)擬爭取申報(bào)成功國家重大科技計(jì)劃項(xiàng)目或國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)（或重大）項(xiàng)目1項(xiàng)以上，承擔(dān)國家自然基金面上項(xiàng)目3項(xiàng)以上，青年基金5項(xiàng)以上。項(xiàng)目圍繞有機(jī)電子學(xué)領(lǐng)域關(guān)鍵科學(xué)問題展開研究，主要包括信息顯示材料與器件，信息傳感材料與技術(shù)等。（1）新型信息顯示材料與器件關(guān)鍵技術(shù)研究雖然我國oled產(chǎn)業(yè)與世界的差距不大，但在具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)、關(guān)鍵原材料和規(guī)?；a(chǎn)等方面還處于競爭劣勢。目前在信息顯示技術(shù)方面存在的主要問題是器件的效率和壽命低，全彩器件少，難以大面積顯示以及成本高等。針對這些問題，緊緊圍繞有機(jī)信息顯示材料與器件當(dāng)

32、前的技術(shù)熱點(diǎn)和下一代技術(shù)關(guān)鍵，從兩方面入手：（a）實(shí)現(xiàn)高效的有機(jī)/高分子光電信息顯示材料制備包括高效穩(wěn)定的熒光材料、高效磷光材料、主體材料、空穴傳輸材料、電子傳輸材料、界面阻擋材料、界面匹配材料、界面浸潤材料、電極材料、惰性封裝材料、圖案化材料等。（b）有機(jī)信息顯示技術(shù)開發(fā)從技術(shù)角度，力爭克服在高效穩(wěn)定的電致發(fā)光材料制備、彩色化實(shí)現(xiàn)方案、電路、高分子材料成膜的均勻性、封裝技術(shù)、制備方法、制備工藝等尚存在的問題，如材料和器件的退化機(jī)制，器件結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，器件中的界面物理和界面工程等，最終提高顯示器件性能、穩(wěn)定性和使用壽命。（2）新型信息傳感材料與技術(shù)研究申報(bào)人將緊緊圍繞基于水溶性共軛聚合

33、物光電材料的信息傳感及成像領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題進(jìn)行研究，重點(diǎn)開展以下幾部分研究內(nèi)容：（a）建立基于水溶性共軛聚合物的生物傳感及成像檢測體系通過應(yīng)用特定功能化的共軛聚合物或特定的探針（如核酸、多肽抗原等），定向調(diào)控共軛聚合物與探針分子之間的相互作用力（靜電作用、疏水作用等），從而提高檢測特異性，探索共軛聚合物生物傳感及成像材料在重要疾病診斷中的應(yīng)用，如乳腺癌等各類癌癥檢測。（b）水溶性共軛聚合物與納米材料的結(jié)合應(yīng)用納米材料（納米金、硅納米粒子、磁性納米粒子、碳納米管等）作為新型傳感材料也不斷被應(yīng)用到信息傳感體系中。本實(shí)驗(yàn)室擬將水溶性共軛聚合物集合效應(yīng)優(yōu)勢（“光能采集器”與“分子導(dǎo)線”）和納米材

34、料的特性（特殊的光學(xué)效應(yīng)、電學(xué)效應(yīng)以及生物親和性等）結(jié)合起來，改善信息傳感及成像的性能（如實(shí)現(xiàn)信號進(jìn)一步放大，提高檢測靈敏度），最終實(shí)現(xiàn)多模態(tài)成像及多功能應(yīng)用。2、科技成果目標(biāo)：五年內(nèi)擬爭取申報(bào)省部級獎(jiǎng)勵(lì)一項(xiàng)或以上，在國際權(quán)威期刊發(fā)表高水平論文30篇以上，申請專利10項(xiàng)以上。3、團(tuán)隊(duì)建設(shè)目標(biāo)：以“開放、聯(lián)合、流動(dòng)、競爭”為原則，實(shí)驗(yàn)室將有計(jì)劃、有步驟、有組織地對現(xiàn)有人才隊(duì)伍進(jìn)行優(yōu)化整合和結(jié)構(gòu)調(diào)整，通過承擔(dān)重大科研項(xiàng)目、委托培養(yǎng)、國際合作交流、出國培訓(xùn)等方式，結(jié)合高層次人才的引進(jìn)，培育和造就一批具有中青年學(xué)術(shù)骨干和學(xué)科帶頭人。建設(shè)一支結(jié)構(gòu)合理、具有較強(qiáng)創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)精神的科技創(chuàng)新隊(duì)伍。在人才培養(yǎng)方面，擬通過創(chuàng)造出國留學(xué)機(jī)會(huì)，與高校聯(lián)合培養(yǎng)，讓科研人員在重大項(xiàng)目中承