突破！稀土納米晶首次通電發(fā)光，中國(guó)破解世界難題，西方緊急關(guān)注

11月20日,《自然》雜志刊登了一項(xiàng)，來(lái)自中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)的重磅成果。清華大學(xué)韓三陽(yáng)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合黑龍江大學(xué)、新加坡國(guó)立大學(xué),成功讓稀土納米晶實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光。

這個(gè)消息引得美西方科技媒體紛紛發(fā)文關(guān)注。一個(gè)材料學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)突破,為什么會(huì)引發(fā)如此大的波瀾?這背后到底藏著什么玄機(jī)?

卡了十四年的技術(shù)關(guān)口終于打通

說(shuō)起稀土納米晶,這東西在發(fā)光材料領(lǐng)域里,一直都是個(gè)讓人又愛(ài)又恨的角色。它色彩純正、性能穩(wěn)定,理論上是做顯示屏、LED的絕佳材料,可問(wèn)題就出在它是個(gè)"絕緣體"，電流根本進(jìn)不去。

全球科學(xué)家為了讓稀土納米晶"通電",折騰了幾十年都沒(méi)啥進(jìn)展。傳統(tǒng)思路是想辦法把電荷硬塞進(jìn)去,但稀土材料的絕緣特性就像一堵墻,怎么撞都撞不開(kāi)。

黑龍江大學(xué)許輝教授團(tuán)隊(duì)，從2011年就開(kāi)始琢磨這事兒,一琢磨就是十四年。他們換了個(gè)思路,不再硬碰硬,而是在稀土納米晶表面設(shè)計(jì)了一層特殊的有機(jī)配體,就像給它穿了件"能量轉(zhuǎn)換外衣"。

這件"外衣"能先捕獲電流產(chǎn)生的能量,然后再高效傳遞給稀土離子。數(shù)據(jù)顯示,這個(gè)能量捕獲效率接近100%,傳遞效率達(dá)96.7%。用團(tuán)隊(duì)的話說(shuō),這就像在"絕緣小島"和電流之間搭了座橋。

更厲害的是,這個(gè)技術(shù)做出來(lái)的綠色發(fā)光器件,外量子效率達(dá)到5.9%,比之前沒(méi)有功能化的器件提升了76倍。而且只要換一下稀土離子的配比,就能在同一個(gè)器件上實(shí)現(xiàn)從綠光、暖白光到近紅外光的連續(xù)調(diào)節(jié),根本不用改動(dòng)設(shè)備結(jié)構(gòu)。

稀土價(jià)值鏈徹底重構(gòu)

中國(guó)是稀土資源大國(guó),儲(chǔ)量占全球三分之一還多。但長(zhǎng)期以來(lái),我們一直在產(chǎn)業(yè)鏈底端徘徊，挖出來(lái)的稀土,要么論噸往外賣(mài)原料,要么做點(diǎn)初級(jí)加工。這種"論噸賣(mài)土"的模式,讓寶貴的戰(zhàn)略資源白白浪費(fèi)了附加值。

現(xiàn)在這個(gè)技術(shù)突破,徹底改變了稀土的使用方式。過(guò)去稀土氧化物出口均價(jià)才2.8萬(wàn)美元一噸,而現(xiàn)在單克級(jí)的稀土光電材料,價(jià)值能飆升到數(shù)百美元。這是整個(gè)價(jià)值鏈的躍遷，從賣(mài)原料變成賣(mài)技術(shù),從產(chǎn)業(yè)鏈底端跳到了頂端。

中國(guó)稀土集團(tuán)的數(shù)據(jù)說(shuō)明了，高附加值稀土功能材料占比,從2019年的35%漲到了2025年的62%。這次電致發(fā)光技術(shù)的突破,預(yù)計(jì)能把這個(gè)比例推到80%以上。說(shuō)白了,我們手里的稀土資源,終于不用再賤賣(mài)了。

而且這個(gè)技術(shù)還解決了一個(gè)長(zhǎng)期困擾開(kāi)采領(lǐng)域的問(wèn)題。鑭、鈰這些高豐度稀土元素,以前用途有限,現(xiàn)在通過(guò)調(diào)整摻雜離子就能發(fā)揮作用,既減輕了對(duì)中重稀土的依賴,也降低了開(kāi)采壓力。

美西方的"高度關(guān)注"

為什么美西方媒體對(duì)這個(gè)成果反應(yīng)這么大?因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)突破,直接戳到了他們的痛處。

全球70%的高端顯示面板、85%的醫(yī)療成像設(shè)備,都離不開(kāi)稀土發(fā)光材料。美國(guó)這幾年一直想搞"稀土供應(yīng)鏈去中國(guó)化",拉著澳大利亞、越南想另起爐灶。但問(wèn)題是,澳大利亞的稀土產(chǎn)能只有中國(guó)的五分之一,而且缺少精煉技術(shù)。越南的轉(zhuǎn)口貿(mào)易,也因?yàn)橹袊?guó)建立的區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)被卡住了。

現(xiàn)在中國(guó)不光掌握了資源,還掌握了核心技術(shù)。日本三菱化學(xué)算過(guò)一筆賬，如果中國(guó)壟斷稀土光電技術(shù),全球顯示產(chǎn)業(yè)的成本會(huì)上漲30%到50%。這意味著從手機(jī)屏幕到醫(yī)療設(shè)備,從高端顯示器到生物檢測(cè)儀器,未來(lái)都可能要看中國(guó)技術(shù)的臉色。

華爾街日?qǐng)?bào)的一篇文章說(shuō)，中國(guó)在稀土電致發(fā)光領(lǐng)域的突破,擊中了美西方高科技產(chǎn)業(yè)的"命門(mén)"。這話說(shuō)得沒(méi)錯(cuò)。過(guò)去幾十年,西方國(guó)家習(xí)慣了在高科技領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位,而現(xiàn)在中國(guó)在一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)了從跟跑到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變,他們當(dāng)然坐不住。

這次技術(shù)突破還跟《稀土管理?xiàng)l例》形成了戰(zhàn)略呼應(yīng)。一方面通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新掌握材料標(biāo)準(zhǔn)的話語(yǔ)權(quán),另一方面用出口管制機(jī)制重構(gòu)國(guó)際規(guī)則。民用企業(yè)走快速審批通道,軍工應(yīng)用嚴(yán)格管控,區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)時(shí)追蹤資源流向,這一整套組合拳打下來(lái),讓想鉆空子的人沒(méi)了操作空間。

這條路還有多遠(yuǎn)?

技術(shù)突破只是第一步,真正的較量在產(chǎn)業(yè)化。好消息是,這個(gè)技術(shù)跟現(xiàn)有的LED和OLED生產(chǎn)線兼容,不需要大規(guī)模改造設(shè)備,這就大大降低了落地成本。

從應(yīng)用場(chǎng)景看,近期最有可能率先落地的是柔性顯示屏。這種稀土電致發(fā)光材料能讓OLED屏幕的色域提升40%,功耗降低25%,對(duì)手機(jī)、可穿戴設(shè)備來(lái)說(shuō),這個(gè)提升相當(dāng)可觀。

生物醫(yī)療領(lǐng)域也是個(gè)大市場(chǎng)。近紅外發(fā)光探針可以做腫瘤無(wú)創(chuàng)檢測(cè),精度能達(dá)到0.1毫米,比現(xiàn)有技術(shù)精準(zhǔn)得多。農(nóng)業(yè)補(bǔ)光燈也是個(gè)方向,定制化的稀土光源能讓作物光合作用效率提升18%。

中國(guó)稀土集團(tuán)已經(jīng)啟動(dòng)了"稀土創(chuàng)新2030計(jì)劃",重點(diǎn)攻關(guān)量子點(diǎn)-稀土復(fù)合發(fā)光材料、稀土基固態(tài)電池、深海探測(cè)用近紅外光源等方向。可以預(yù)見(jiàn),未來(lái)稀土不只是"工業(yè)維生素",而會(huì)成為撬動(dòng)新能源、生物制造、空天技術(shù)等前沿領(lǐng)域的關(guān)鍵支點(diǎn)。

這次突破的意義,遠(yuǎn)不止一篇《自然》論文。它證明了中國(guó)科技創(chuàng)新正在從應(yīng)用層面向基礎(chǔ)科學(xué)深度進(jìn)軍,從跟隨者變成規(guī)則制定者。美西方的"高度關(guān)注",恰恰是對(duì)我們創(chuàng)新實(shí)力的最好注腳。

接下來(lái)的問(wèn)題是，我們能不能把技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),在全球競(jìng)爭(zhēng)中持續(xù)保持領(lǐng)先?這才是真正的考驗(yàn)。#發(fā)優(yōu)質(zhì)內(nèi)容享分成#