2023年CAIA獎一等獎：光響應材料與原位表征技術開發
完成單位：大連理工大學
完成人：劉濤；邱志勇；李睿；孟銀杉；趙亮；劉強
成果簡介：光響應分子材料具有成為高密度信息存儲和高靈敏傳感器件等前沿應用功能核心的潛能。圍繞光響應分子材料器件構筑與原位光照表征技術開發，團隊提出“利用光誘導電子遷移與重排調控分子材料功能”的策略，在兼顧配位構型穩定的基礎上對電子雙穩態進行構建及動態切換，實現了光響應智能分子材料的精準構筑與可逆切換；利用金屬離子間電子轉移與重排誘發的金屬-有機骨架能量、電荷分布以及鍵長變化，實現了磁性、極性、熒光與熱膨脹等物性的復合與協同調控；設計并開發系列光場激發下的結構、光譜及綜合物性原位評測系統，實現了光響應材料在光照下結構與物性的原位實時探測，為深入性能表征和機制研究提供了堅實的平臺基礎。近五年發表75篇高質量論文，部分代表作刊登在知名學術期刊Nature Chemistry、Nature Materials、Angewandte Chemie International Edition、Chemical Science等，累計被引超過1000余次。申請授權專利6項，編寫專著2部，2020年獲遼寧省自然科學一等獎。
創新點及科學價值：團隊聚焦光誘導金屬離子電子轉移調控分子功能及原位光學表征平臺開發研究，主要創新點如下：1.提出剛柔并濟的光響應分子設計策略，引入彈性分子間作用穩定不同電子組態，為精準構筑光響應材料提供了有效途徑；2.提出復合金屬離子和有機配體本征特性的多功能耦合與調控策略，實現了磁、電、光、熱等物性的耦合與協同調控；3.以高通用性、高集成度、多功能為設計原則，開發以光場激發為核心的測試系統，兼容磁場、電場、熱場、微波等的多物理場復合測量，實現了對光響應分子材料及器件的光電磁熱物性的原位表征及演化分析，為揭示光響應分子機制關系與性能開發驗證提供了堅實的平臺基礎。
社會經濟效益：團隊開發了系列原位光照物性表征技術與平臺，包括原位單晶衍射儀、紫外-可見、熒光、穆斯堡爾光譜、多場響應物性測試系統等光激發原位測試系統，為闡釋功能分子的結構基礎與光響應機制的構效關系提供了強有力的分析手段。其中開發的單晶衍射儀用原位光照裝置成功用于原位光照條件下單晶X射線衍射結構數據收集。該裝置已獲專利授權（CN202022002167.5），并與國際知名單晶X射線衍射儀生產商布魯克(北京)科技有限公司合作，聯合開發單晶X射線衍射儀用原位光照功能選件。
應用前景：團隊開發了磁電測量用原位光照測量裝置以及微波探針系統，可滿足在不同波長的激光照射下對分子材料磁性、介電、導電、自旋輸運等多重物理性質的測試表征。基于飛秒泵浦技術的時間分辨吸收光譜成像與圓二色綜合測試系統可實現在原位光照條件下對分子結構、磁性、電性以及熒光、圓二色等復合物性的實時監測與表征分析。以上原位光學分析技術與表征平臺有望在生命健康、能源催化等領域發揮重要作用。
