吉林大学Nature子刊：高效金属团簇柔性LED！

纳米人

2026-01-23

近日，吉林大学白雪/武振楠团队联合宁波大学许文武团队以“Flexible light-emitting diodes with EQE approaching 26.4% from horizontal dipole-oriented metal nanoclusters”为题，在国际权威期刊“Nature Communications”上发表了研究论文。该研究聚焦金属纳米团簇柔性器件，构筑了π-π耦合介导的水平偶极取向排列团簇薄膜，构筑了高效的金属纳米团簇柔性LED，验证了金属纳米团簇作为柔性器件发光材料的潜力。文章第一作者为吉林大学王震宇博士。该工作得到了复旦大学杨迎国和吉林大学‌纪文宇等团队在材料与器件表征方面的指导和支持。

挑战：难以在柔性基底上制备高质量的团簇薄膜

团簇电致发光材料兼具有机和无机材料高发光效率和稳定性的优点，在平板显示和固态照明方面具有潜力。但目前构筑金属纳米团簇基柔性LED仍面临诸多挑战：光致发光量子产率较低，溶液加工性能欠佳，以及由此导致的发光薄膜质量受限与偶极取向无序等问题。对于柔性基底而言，其固有的表面平整度低于刚性基底，柔性基底的不平整性进一步增加了高质量团簇薄膜制备的难度。 

创新：水平偶极取向增强的高性能团簇薄膜 

研究团队通过分子设计，制备了π-π耦合介导的水平偶极取向增强的团簇薄膜，实现了配体解离的抑制，显著抑制了浓度猝灭和氧诱导猝灭，得到光滑且几乎无缺陷的团簇薄膜，薄膜PLQY提升至92.8%（对照组为40.1%）。这促进了团簇薄膜的面外堆叠排列，将其水平偶极取向比例从71.1%提高至78.5%，并建立了π-π堆叠电子传输通道，实现载流子迁移率提升一个数量级。

图1. 金属团簇的结构与光物理特性

图2. 金属团簇薄膜光电性能的改善

突破：构筑高效团簇柔性LED

研究团队使用透明阳极和修饰后团簇发光层，成功在超薄柔性基底上制备了高效的团簇柔性LED。同时，电荷传输材料 OXD-7有效调节了团簇薄膜及其器件的电学性能，平衡了载流子复合。此外，薄柔性基底的替换改善了器件散热能力，抑制了器件中明显的效率下降。柔性团簇LED的最大亮度超过40,000 cd m⁻²，峰值EQE为26.4%，这是目前报道的，基于无机发光材料柔性LED中的最高值。柔性团簇LED表现出卓越的柔韧性和机械稳定性，在2000次弯曲循环后仍保持94%的初始效率。

图3. 金属团簇柔性LED器件结构与性能

图4. 金属团簇柔性LED器件衬底优化

参考文献：Wang. Z., et al., Flexible light-emitting diodes with EQE approaching 26.4% from horizontal dipole-oriented metal nanoclusters, Nat. Commun., 2026, 17, 767. https://doi.org/10.1038/s41467-025-67737-x 

许文武，宁波大学物理科学与技术学院教授、博士生导师。长期从事凝聚态物理与纳米材料理论研究，主要研究方向为配体保护的贵金属纳米团簇的结构预测、生长机制与物性调控。

武振楠，吉林大学教授/博士生导师，国家高层次青年人才，国家重点研发计划项目首席科学家。研究兴趣集中于金属纳米团簇发光材料与发光器件，提出了基于分子设计和生长/组装动力学调控实现原子级表界面改性和多尺度组装；基于单分子/原子精度的构效关系构筑了高效金属纳米团簇发光材料与发光器件，

白雪，吉林大学教授/博士生导师。国家杰出青年科学基金和优秀青年科学基金获得者、吉林省创新拔尖人才。长期从事稀土基光电材料与器件等方面的研究工作，构建了系列稀土掺杂半导体量子点光电材料体系，并实现了稀土基光电器件在照明、显示、探测等领域的应用。