孙聆东

女， 北京大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1986.09-1990.07 哈尔滨师范大学物理系，本科学生
1990.09-1996.07 中科院长春物理研究所，硕士、博士研究生
1996.09-1998.10 北京大学化学院，博士后
1998.10-1999.06 北京大学化学院，讲师
1999.06-2011.06 北京大学，化学院，副教授
2001.12-2003.06 日本庆应大学，JSPS访问研究
2007.01-2007.04 日本京都大学化学所，COE访问副教授
2011.07 北京大学化学院，教授

研究领域和兴趣

无机、稀土材料化学与物理，纳米发光学

主要业绩

随着高灵敏度、高分辨光学/核磁成像、高效太阳能转化等领域的发展，相关纳米结构材料已成为这些应用技术的关键。如何制备组成、结构、形貌和尺寸均匀可控，且性能优越的纳米材料，深入研究材料的构效关系规律，并研究新型、高性能材料，是材料和化学领域的一个重要内容。稀土元素因其独特的4f 电子结构和物理、化学性质，在光学功能材料领域得到了广泛的应用。申请人选取典型稀土发光材料体系，围绕稀土发光研究中发光中心分布及激发态调控等关键科学问题，获得主要结果如下：
(1) 稀土上转换发光的能量传递与激发调控
在稀土发光材料研究中，稀土离子间的能量传递对跃迁及跃迁选择性的影响是一个未加以充分研究和利用的领域。申请人从稀土发光基础理论出发，在稀土上转换发光研究中，构筑了Nb3+Yb3+能量传递通道，基于晶格匹配的原理设计了壳层组成与结构，并利用核壳结构有效阻止Nd3+对Er3+的猝灭。Nb3+Yb3+的能量传递不仅获得了高效率的稀土近红外发光，并获得了多波长激发的稀土上转换发光，扩展了上转换发光材料的激发范围，有效抑制了该类材料在生物成像应用中的热损伤。
在稀土离子激发态布居的调控上，利用等离子共振、激发光功率密度等，研究了稀土离子跃迁的选择性以及上转换多光子过程的调节；利用CaF2壳层提高跃迁效率，并抑制了稀土离子在核壳界面的扩散以及稀土离子向周围环境的释放。以上研究结果对于新型稀土发光材料及其在生物成像、光发射等领域的应用具有重要意义。
(2) 稀土近红外发光纳米晶
稀土离子的f-f跃迁在近红外激光材料领域也有广泛的应用，而对于纳米尺度材料，近红外发射的能量较低，易受到基质晶格振动、表面吸附分子的影响，发光效率也较低。如何提高能量传递效率，且满足探针的发光在组织中的穿透深、散射弱以及无自发荧光背景的要求，近红外荧光探针的研究更具吸引力。
以Yb3+敏化Tm3+获得了双光子过程对应的近红外发光，可满足活体成像对于近红外发光探针的一般要求。稀土氟化物纳米晶中，发光动力学研究证明Nd3+与Yb3+能量传递效率可达90%以上，依据该能量传递途径设计了新型的近红外激发-近红外发射的稀土纳米发光材料。该类材料可在808 nm或730 nm激发下，通过掺杂离子比例调节产生1055 nm或974 nm的近红外光发射。同时，该体系具有较高的相对量子效率超过20 %，激发通过氙灯即可实现。Yb3+敏化Er3+的近红外组织散射系数更小，获得了约100微米的高空间分辨活体成像。
(3) 稀土纳米晶的局域结构控制及离子交换
纳米尺度晶体中的缺陷种类和数量对其发光有着重要影响，这也是纳米材料发光多变、难以重复的重要原因。以NaREF4纳米晶为例，减小晶体中Na+、F-含量产生相应缺陷，引发晶胞收缩、晶体内部无序度增加，稀土离子的配位数降低，局域对称性也降低。这些变化显著提高了晶体中Er3+的4F9/2-4I15/2跃迁的选择性，使纳米晶的发光由红、绿色共存变为纯的红色发光，这一策略也适用于其它多个f-f组态内跃迁共存的情况，提高了Tm3+、Ho3+离子的跃迁选择性。在局域对称性的调控研究上，纳米晶体生长过程中引入离子半径、氧化态不同的金属离子，也达到了改变稀土离子跃迁选择性的目的。
从NaREF4纳米晶出发，引入Ca2+诱发离子交换反应改变稀土离子所处的局域结构。发现了该类反应具有晶面选择性，在含Na+和Ln3+较多的{10-10}晶面交换速率大于(0001)晶面，且Ca2+离子优先选择性地交换Na+离子，而非与其物理化学性质更接近的稀土离子最终可全部交换为CaF2:RE纳米晶。与直接合成的产物相比，离子交换反应得到的CaF2:RE具有更大的发光量子效率。在离子交换诱发的晶体组成与结构演化过程中，稀土离子的局域对称性逐渐降低，上转换与近红外发光均得到增强。通过对组成、键长和配位数的分析，证明离子交换引发的表面结构演化具有重要作用。基于Ca2+离子为例的交换反应，可打破晶胞参数匹配度的限制，获得大晶格失配的异质结构。
此外，在稀土纳米晶的发光偏振研究中，也获得了稀土发光的偏振与晶体场对称性、晶体生长各向异性的关系，发现了与晶体取向相关的发光行为，建立了发光偏振角度与晶体取向的关系以及发光偏振度与晶体各向异性的关联，为稀土纳米晶的发光进行空间取向探针奠定了基础。
申请人的研究工作已在包括Science、J. Am. Chem. Soc.、Nano Lett.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等学术期刊发表论文170余篇，被他人引用8千余次；应邀在Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Acc. Chem. Res.等期刊撰写综述论文，并参与编写两本专著。获国家杰出青年基金资助(2014)；曾获国家自然科学奖二等奖(2011 “稀土纳米功能材料的可控合成、组装及构效关系研究”)；中组部、国家人事部、中国科协联合颁发的“第十届青年科技奖” (2007)；霍英东教育基金会第十届高等院校青年教师奖(研究类)一等奖 (2005)；中国化学会“青年化学奖” (2004)。任《中国稀土学报》中、英文版编委；中国稀土学会湿法冶金和稀土化学专业委员会、发光专业委员会委员；医学会纳米毒理学委员会委员、感光学会生物与医学成像专业委员会委员，任《中国稀土学报》(中英文版)编委、中国化学会《无机化学学报》编委，任英国皇家化学会Nanoscale、Elsvier集团Journal of Luminescence期刊副主编。

代表成果

1. L. Wang, H. Zhou*, J. Hu, B. Huang, M. Sun, B. Dong, G. Zheng, Y. Huang, Y. Chen, L. Li, Z. Xu, N. Li, Z. Liu, Q. Chen, L.-D. Sun*, C.-H. Yan*, A Eu3+-Eu2+ ion redox shuttle imparts operational durability to Pb-I perovskite solar cells, Science, 363(6424), (2019)，DOI: 10.1126/science.aau5701.
2. S. Shi, L.-D. Sun*, Y. Xue, H. Dong, K. Wu, S. Guo, B. Wu*, C.-H Yan*, Scalable Direct Writing of Lanthanide-Doped KMnF3 Perovskite Nanowires into Aligned Arrays with Polarized Up-conversion Emission, Nano Lett., 18, (2018), DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b00396.
3. H. Dong, L.-D. Sun*, L.-D. Li, R. Si, R. Liu, C.-H. Yan,* Selective Cation Exchange Enabled Growth of Lanthanide Core/Shell Nanoparticles with Dissimilar Structure, J. Am. Chem. Soc., 139 (51), (2017), DOI: 10.1021/jacs.7b11836.
4. H. Dong, L.-D. Sun*, W. Feng, Y. Gu, F. Li, C.-H. Yan*, Versatile Spectral and Lifetime Multiplexing Nanoplatform with Excitation Orthogonalized Upconversion Luminescence, ASC Nano 11 (3), (2017), DOI: 10.1021/acsnano.7b00559.
5. H. Dong, L.-D. Sun,* Y.-F. Wang, J. Ke, R. Si, J.-W. Xiao, G.-M. Lyu, S. Shi, C.-H. Yan,* Efficient Tailoring of Upconversion Selectivity by Engineering Local Structure of Lanthanides in NaxREF3+x Nanocrystals, J. Am. Chem. Soc., 137(20), (2015), DOI: 10.1021/jacs.5b01718.
6. Ling Huang, Qinggang Gao, Ling-Dong Sun*, Hao Dong, Shuo Shi, Tong Cai, Qing Liao*, Chun-Hua Yan*, Composition-Graded Cesium Lead Halide Perovskite Nanowires with Tunable Dual-Color Lasing Performance, Adv. Mater. 30 (7), (2018), DOI: 10.1002/adma.201800596.
7. Hao Dong, Shuo-Ren Du, Xiao-Yu Zheng, Guang-Ming Lyu, Ling-Dong Sun*, Lin-Dong Li, Pei-Zhi Zhang, Chao Zhang, Chun-Hua Yan,* Lanthanide Nanoparticles: from Design toward Bioimaging and Therapy, Chem. Rev., 115(19), (2015), DOI:10.1021/acs.chemrev.5b00091.
8. Ling Wang, Hao Dong, Yannian Li, Chenming Xue, Ling-Dong Sun,* Chun-Hua Yan,* Quan Li,* Reversible Near-Infrared Light Directed Reflection in a Self-Organized Helical Superstructure Loaded with Upconversion Nanoparticles, J. Am. Chem. Soc., 136(12), (2014), DOI: 10.1021/ja500933h.
9. Hao Dong, Ling-Dong Sun,* Chun-Hua Yan,* Energy transfer in lanthanide upconversion studies for extended optical applications, Chem. Soc. Rev., 44(6), (2015), DOI: 10.1039/C4CS00188E.
10. Feng Wang, Ling-Dong Sun,* Jun Gu, Ye-Fu Wang, Wei Feng, Yi Yang, Jianfang Wang,* Chun-Hua Yan*, Selective Heteroepitaxial Growth of Rare Earth Fluorides on Sodium Chloride: Synthesis and Density Functional Calculations, Angew. Chem. Int. Ed., 51(35), (2012), DOI: 10.1002/anie.201203069.

*以上信息由高级会员个人更新和维护。