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田禾：《积极拓展功能材料创新》

来源： 名家讲堂 日期：2026-04-01 点击：785 属于：大咖观点

作者：田禾（中国科学院院士，华东理工大学教授、博士生导师）

从国际上最早开展染料敏化太阳能电池研究，到国际首次利用荧光信号表征分子机器运动状态，从原创性提出振动诱导发光（VIE）新概念和新机制，再到开创动态共价键、非共价键及光响应基团构建智能超分子聚合物新策略。以Cu（II/I）联吡啶或菲咯啉为氧化还原剂的染料敏化太阳能电池（DSSCs）具有很高的开路电压（VOC，>1v）。然而，它们的短路光电流密度（JSC）仍然不高。田禾院士、朱为宏教授和瑞士洛桑工业技术学院Michael Grtzel报道了两个新的D-A-π-A特征敏化剂（HY63和HY64），它们以苯并噻二唑（BT）或菲熔喹喔啉（PFQ）作为辅助吸电子受体部分。尽管能量水平和初始吸收非常相似，但基于HY64的DSSCs在很大程度上优于其HY63的同类产品，实现了12.5%的卓越功率转换效率（PCE），且具有优异的稳定性。对界面电荷载流子动力学的深入研究表明，PFQ在抑制电荷复合方面优于BT，从而实现了近定量的光生载流子收集。
碘化铯铅（CsPbI3）钙钛矿是一种具有良好禁带和热稳定性的光伏材料。然而，它涉及到复杂的相变过程，黑相CsPbI3大多是在高温（200-360℃）下形成和稳定的，这使得它的实际应用具有挑战性。利用4（1H）-吡啶硫磷（4-PT）的中性分子添加剂生长高质量黑相CsPbI3薄膜的可行途径。所制备的CsPbI3薄膜在环境条件下具有形貌均匀、相稳定的特点，由微米级晶粒和取向晶体堆积而成。他们发现4-PT中电子富集的硫酮基对形成强的Pb-S相互作用不仅影响结晶路径，而且通过晶体表面功能化使黑相CsPbI3稳定。在p-i-n结构的器件结构中，基于4-PT的CsPbI3实现了13.88%的功率转换效率，封装器件在环境中存储20天后可保持85%以上的初始效率，这是完全低温处理的CsPbI3光伏电池中的最佳结果。
荧光技术使生物分子的活体监测发生了革命性的变化。然而，探针化学和复杂细胞环境中的重大技术障碍限制了这些生物分子定量的准确性。一种双发射反Kasha活性荧光团，其结合了集成的荧光素和铬烯（IFC）构建块和给体-π-受体结构修饰。这些荧光团表现出来自S1态的恒定近红外Kasha发射，而其来自S2态的约520nm的反Kasha发射可通过螺内酯开/关精细调节。他们将生物识别部分引入到IFC结构中，并以S1发射为可靠的内部参考信号，用比率（S2/S1）定量活细胞和动物中的半胱氨酸和谷胱甘肽。这种调整反Kasha活性特性的新策略扩展了活体比率量化工具箱，用于基础生命科学研究和临床应用中的高精度分析。

作者介绍：

田禾：精细化工专家，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，华东理工大学教授、博士生导师，校学术委员会主任，费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心中方主任，结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室主任，教育部“材料生物学与动态化学”前沿科学中心首席科学家，教育部特聘教授，国家杰出青年基金获得者，入选新世纪首批百千万人才工程。兼任中国化学会第三十届理事会副理事长、ACS Applied Materials & Interfaces副主编、《中国科学：化学》副主编及多家国际学术刊物的国际编委或顾问编委等。田禾院士主要从事动态化学与有机分子工程相关研究，并应用于特异响应分子探针、电致发光器件、有机光伏电池等领域，在国际相关研究领域中已具有明显特色和优势。已在Chem. Rev.、Acc. Chem. Res.、Chem、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.和Adv. Mater.等期刊发表SCI论文500余篇，被SCI引用30000 余次，H-指数：98；已授权中国发明专利 52 项。近五年连续入选化学领域和材料科学领域ThomsonReuters（ISIWebofKnowledge）公布的全球高引用科学家名录。曾获得2002、2007年国家自然科学二等奖，2006年上海市自然科学一等奖，2002年度上海市科技进步二等奖（发明类）等。荣获上海市科技功臣、全国优秀教师称号、全国优秀留学回国人员成就奖、全国五一劳动奖章、全国先进工作者等多项荣誉。

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