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[专家学者] 浙江大学化学系彭笑刚

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发表于 2018-4-5 15:18:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
彭笑刚,湖南长沙人,国际顶尖的纳米材料学家,浙江大学化学系教授,博士生导师。1996年至1999年在加州大学劳伦斯伯克利国家实验室工作;1999年进入美国阿肯色大学,2005年被提升为该校教授、讲座教授。2009年辞去阿肯色大学教职,全职加盟浙江大学化学系 。2011年2月10日,全球领先的专业信息供应商汤森路透公司发布了依据过去10年中所发表研究论文的影响因子而确定的全球顶尖一百名化学家榜单,彭笑刚教授名列第八,在这世界一百位化学家中,彭笑刚教授也是目前唯一一位在中国国内全职任教的学者。

彭笑刚

彭笑刚
彭笑刚课题组网址:http://www.chem.zju.edu.cn/xpeng
物理化学在线课程:http://metc.zju.edu.cn/wlhx/
完整视频 链接:https://pan.baidu.com/s/1qXZrlUk 密码:m38w

人物经历
1983年-1987年 吉林大学化学系高分子化学学士
1987年-1990年 吉林大学化学系物理化学专业硕士;师从李铁津教授和沈家骢院士
1990年-1992年 吉林大学化学系物理化学专业博士;师从李铁津教授和沈家骢院士
1994年-1996年 美国加州大学伯克利分校博士后,师从Alivisatos教授
1996年-1999年 加州大学劳伦斯伯克利国家实验室工作
1999年-2003年 美国阿肯色大学化学和生物化学系助理教授
2003年-2005年 美国阿肯色大学化学和生物化学系副教授
2005年-2009年 美国阿肯色大学化学和生物化学系教授;查尔斯-克丽蒂侠露化学讲座教授
2009年辞去阿肯色大学全职教职,加盟浙大,担任化学系全职教授、博导。
2011年2月10日,全球领先的专业信息供应商汤森路透公司(Thomson Reuters)发布了依据过去10年中所发表研究论文的影响因子而确定的全球顶尖一百名化学家榜单(TOP 100 CHEMISTS, 2000-2010),彭笑刚教授名列第8 [3]  ,在这一百位入选化学家中,彭笑刚教授是目前唯一一位在中国国内全职任教的学者 。
他的研究小组主要从事胶状纳米晶的配位化学、无机纳米材料的生长机制、功能纳米晶的合成化学等研究工作。已在《Nature》,《Nature Materials》,《 J. Am. Chem. Soc.》,《Nano Lett.》, 《 Angew. Chem. Int. Ed. 》等国际权威刊物上发表高水平研究论文100余篇(被引用超过10000余次, 其中论文“Shape control of CdSe nanocrystals: from dots to rods and back” 在《Nature》发表后,被引用超过3000余次)。
工作方向
从决定回国之日起,彭笑刚教授开始集中精力撰写《物理化学讲义》本科生教程,并担当浙江大学该门本科生基础课的主讲教师。在过去的两个多学期里,学校网站的学习论坛上关于彭笑刚教授所授《物理化学讲义》的讨论贴多达一千多个、点击以万计。学生反响极为热烈,反映课程非常引人入胜。全书从量子化学基础出发,通过统计热力学过渡到宏观物理化学理论框架,突出了溶液在化学中的地位,并在此基础上将化学动力学统一到热力学理论中,以新体系、新角度、新内容全面梳理物理化学的知识结构,体现了现代物理化不一样的物理化学。
同时,以彭教授的专利转化成果为核心创建的杭州纳晶科技有限公司也于2009年底成立,获得风险投资5300万元,主要研发以量子点高新材料为核心的固态照明、生物医学诊断、太阳能电池的终端产品。在2010年5月的世界灯展(美国拉斯维加斯)上与其合作者联合推出两个系列产品,被业界认为代表着固态照明领域的颠覆性技术突破。
在做好本科生教育、开展学术研究、推动高科技产业化的同时,彭教授还参与浙江大学化学系制度建设,致力于推动学科整体水平提高,2012年浙江大学化学系在《 J. Am. Chem. Soc.》《 Angew. Chem. Int. Ed. 》等国际核心期刊上发表论文30余篇,较往年发表论文水平有了显著提高。
发表论文
彭笑刚教授高水平代表性论文一览表 
序        论文标题        杂志名称        年份
1        Shape control of CdSe nanocrystals        Nature        2000
2        Formation of high-quality CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals using CdO as precursor        J. Am. Chem. Soc.        2001
3        Formation of high-quality CdS and other II-VI semiconductor nanocrystals in noncoordinating solvents: Tunable reactivity of monomers        Angew. Chem. Int. Ed        2002
4        Experimental determination of the extinction coefficient of CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals        Chem.Mater.        2003
5        In Situ Observation of the Nucleation and Growth of CdSe Nanocrystals        Nano Lett.        2004
6        Side Reactions in Controlling the Quality, Yield, and Stability of High Quality Colloidal Nanocrystals        J. Am. Chem. Soc.        2005
7        Formation of Nearly Monodisperse In2O3 Nanodots and Oriented-Attached Nanoflowers:  Hydrolysis and Alcoholysis vs Pyrolysis        J. Am. Chem. Soc.        2006
8        Efficient and Color-Tunable Mn-Doped ZnSe Nanocrystal Emitters: Control of Optical Performance via Greener Synthetic Chemistry        J. Am. Chem. Soc.        2007
9        Ligand Bonding and Dynamics on Colloidal Nanocrystals at Room Temperature: The Case of Alkylamines on CdSe Nanocrystals        J. Am. Chem. Soc.        2008
10        Nucleation Kinetics vs Chemical Kinetics in the Initial Formation of Semiconductor Nanocrystals        J. Am. Chem. Soc.        2009
11        Band Gap and Composition Engineering on a Nanocrystal (BCEN) in Solution        Acc. Chem. Res.        2010
12        Correlation of CdS Nanocrystal Formation with Elemental Sulfur Activation and Its Implication in Synthetic Development        J. Am. Chem. Soc.        2011
13        Crystal Structure Control of Zinc-blende CdSe/CdS Core/shell Nanocrystals: Synthesis and Structure-dependent Optical Properties        J. Am. Chem. Soc.        2012
14        Highly reactive, flexible yet green Se precursor for metal selenide nanocrystals: Se-octadecene suspension (Se-SUS)        Nano Research        2013
15        Single-dot Spectroscopy of Zinc-blende CdSe/CdS Core/Shell Nanocrystals: Non-blinking and Correlation with Ensemble Measurements        J. Am. Chem. Soc.        2014


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发表于 2018-4-28 08:31:46 | 显示全部楼层

单分散纳米晶体的基本生长通道的定量鉴定

近20年来,高质量纳米晶体的合成化学研究取得了很大进展。胶体纳米晶体的独特尺寸依赖性是理解结晶的便利探针。结晶从纳米级开始。在文献中,记录了高质量纳米晶体的几种生长机制,包括“尺寸分布的聚焦”、取向和非取向附着、“尺寸分布的自聚焦”等。虽然这些机制中的每一个都被某些实验结果所支持,但尚不清楚它们中的一个是否能提供高质量纳米晶体的合成的图像。

三种基本反应通道及其计算方法的示意图

三种基本反应通道及其计算方法的示意图

近日,浙江大学彭笑刚和方群课题组在JACS上发表了题为“Quantitative Identification of Basic Growth Channels for Formation of Monodisperse Nanocrystals” 的文章。研究人员开发了自动化微反应器系统被开发并应用于单分散CdS纳米晶体的合成,其与液相傅里叶变换红外和UV-vis测量相结合,分别测定前体转化率和纳米晶体的尺寸/浓度,具有高重现性(< 1%)和适当的时间分辨率(<1秒)。与最接受的形成单分散纳米晶体的模型不同,一次成核随后通过直接结合由前体转化的单体而生长所有核,所有三个基本通道被发现在单分散CdS纳米晶体生长过程中共存。虽然新理论和实验方法被用于研究单分散纳米晶体的生长,但它们可以扩展为提供形成胶体纳米晶体的完整动力学图像。




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发表于 2018-11-26 12:39:54 | 显示全部楼层
彭笑刚JACS:具备完美LSRR性能的Ag纳米晶
Ag纳米晶被认为是一种理想的局域表面等离子体共振材料,但是如何制备具备完美LSRR性能的Ag纳米晶一直是该领域的难点。有鉴于此,浙江大学彭笑刚教授课题组发展了一种新的合成方法,成功制备出具备完美LSRR性能的Ag纳米晶。研究发现,在非极性溶剂中,在Cl-的催化作用下,H+可以比较温和地选择性刻蚀氧化非完美的纳米晶结构,从而得到尺寸均一且单分散的Ag纳米晶。其在514 nm处的拉曼增强因子是同尺寸的Ag纳米孪晶结构的5倍。

具备完美LSRR性能的Ag纳米晶

具备完美LSRR性能的Ag纳米晶

Lin L, Chen M, Qin H, et al. Ag nanocrystals with nearly ideal optical quality: synthesis,growth mechanism, and characterizations[J]. Jouranl of the American Chemical Society, 2018.
DOI: 10.1021/jacs.8b10793
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.8b10793

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发表于 2019-6-27 14:36:29 | 显示全部楼层
报告题目:Synthetic Control of Exciton Behavior in Colloidal Quantum Dots for Optical and Optoelectronic Applications
报告 人:彭笑刚 教授  浙江大学化学系
时 间:2019年6月27日(周四)下午 14:00
地 点:国家纳米科学中心 科研楼3层阶梯教室
邀请 人:裘晓辉 研究员,葛广路 研究员


报告人简介:
     Xiaogang Peng is currently a professor at Zhejiang University in China. He was a chair professor at the University of Arkansas before moving back to China in 2009. He received his B.S. (1987) and Ph.D. (1992) from Jilin University, China. His Postdoctoral experience followed by a position as Staff Scientist at UC Berkeley with Professor Paul Alivisatos between 1994 and 1999 brought him into the field of colloidal nanocrystals.


报告摘要:
    Quantum dots as solution-processible photo- and electro-excited emitters are promising and may impact many industrial sectors. Some industrial applications of quantum dots are in place in the recent years but it is far below their anticipated potential. Both photoluminescence and electroluminescence are based on generation and relaxation of the excited states. Thus, properties of excited states should be the key for design, synthesis, understanding, and applications of emitters. Specifically, realization of ideal excited states should be the optimal goal for synthesis of colloidal quantum dots.


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发表于 2019-9-5 08:27:13 | 显示全部楼层
纳米晶是近年来深受科学家青睐的一类明星材料,未来它将广泛步入我们的生活,在显示、照明、检测等领域大显身手。然而,这一“未来之星”自上世纪80年代问世以来,其微观“真面目”——尤其是表面的有机配体——一直神秘莫测,科学家只能描述它的大致“轮廓”,细节却只能靠“猜”。这阻碍了人们对它的定量研究,也影响到材料的进一步优化。
我系彭笑刚和孔学谦研究团队共同合作,利用固体核磁技术,第一次清了纳米晶表面配体的动态:配体分子像头发一样附着于粒子表面,呈现不同的“律动”节奏,这种律动状态决定了纳米晶的溶液性质。论文Partitioning surface ligands on nanocrystals for maximal solubility发表于《自然通讯》杂志,共同第一作者为博士生庞振峰和张俊。
孔学谦2014年入职化学系,他办公室的楼上,是纳米晶领域的代表科学家彭笑刚教授。
彭教授为人们熟知的研究领域是量子点,它是一种具有特殊光电性质的纳米晶材料。量子点的大小在2—10纳米之间(1纳米相当于头发丝的十万分之一)。在光或电的激发下,能发出精准而纯净的光。
只要调整量子点的尺寸,它就能发出从蓝、绿、黄、橙一直到红色的任意颜色,已经在液晶显示上得到了广泛应用。目前,科学家正在尝试打印技术制造量子点显示屏,为人们带来前所未有的丰富颜色。但是,打印技术的成熟有赖于量子点溶解度的提升,很大程度取决于表面配体的性质。
“这就是我们研究的量子点”,两年前的一次报告中,彭笑刚在PPT展示了一张“简笔画”——一个圆球表面附着若干线条。他说:“球体代表一个量子点,它外层一根根像头发一样的分子就是配体。”有了配体分子,量子点才能稳定存在,才能在溶液中分散开来,才有不同的表面化学性质。那么,“‘头发是长点好呢,还是短点好?
彭笑刚课题组曾尝试给量子点修剪不同的“发型”,以期得到更好的溶解度。比如引入两种长短不一的配体分子就能将量子点溶解度提高5-6个数量级。“但我们并看不见这些配体,还没法定量解释其中的奥妙。”彭教授一直在寻找方法去探究量子点的发型,进而在根本上调控量子点的表面结构。
但是这些配体分子在强大的显微镜(电子显微镜)下却只是模糊的一团,只能显现其核心的结构。很多时候,量子点材料就只能被当做一个个光头来考虑。这显然是不合适的。彭教授认为, “纳米晶是材料化学的前沿领域,许多现象挑战了化学的基础理论。”
“我们或许可以看一看。”与彭老师深入探讨之后,孔学谦决定挑战一下这个难题。回国后,孔学谦组建了浙江大学自己的固体核磁共振实验室,而观测这些有机分子正是固体核磁技术的长项之一。

捕捉分子的律动
提到核磁共振,你或许马上想到医院里巨大的圆筒形的核磁共振成像仪(MRI)。其实,核磁共振除了能够协助人类进行医疗诊断,还能被用来做定量化学分析,以及观察各种有机和无机材料。它擅长区分材料内部不同的组分,还能够捕捉分子的动态信息。
孔学谦的实验室立着两台两米高、白白胖胖的大罐子,这就是核磁共振的超导磁体,能产生比地磁场强20多万倍的磁场。边上的机柜则可以发出不同频率的电磁波,和手机一样与磁场中的样品进行“对话”。
“原子核就是一个小磁铁,会与周围磁场相互作用。科学家可以像谱曲一样编辑电磁波序列,让原子核翩翩起舞。”孔学谦说。实验室里,庞振峰就是一位负责“编辑”电磁波的“DJ”。“由于不同原子核的‘舞姿’不一样,又或是收到周围‘舞伴’的影响,因此可以识别原子核所在的环境和位置。”孔学谦说。
庞振峰在核磁设备上调试了各种电磁波的“交响乐谱”,并且建立了一系列数学模型对原子核的“舞蹈”进行“翻译”。庞振峰乐在其中,“如果说电子显微镜可以看见原子的位置和排列,而核磁共振则可以帮我们看见它们的颜色和变化。

第一部分子动画片
量子点表面的“头发”,也就是科学家所知的“配体”,是一串碳原子骨架构建的链式分子,其中包括常见的脂肪分子。彭笑刚研究团队发现,长链和短链的混合配体,能让量子点拥有比单一配体更好的溶解度。这是为什么呢?

纳米晶

纳米晶
通过固体核磁技术,研究团队从静态和动态两个角度给出了解释。首先是静态视角,配体在量子点表面的排列分布既不是随机分布,也不是各站一边,而是呈片状集中分布,类似于由多边形拼合而成的足球
再从动态视角,科学家们发现,这些配体并不是固定的,而是在锥面往复运动,其运动的幅度可以定量测定。“我们发现混合配体的运动幅度明显大于单一配体,”孔学谦说,“这也许就是由于长短配体的分隔排列,让配体末端有了更大的自由度”。有了这些运动更加“奔放”的混合配体,量子点也变得更加容易溶解。
实验和计算完美地阐释了纳米颗粒的发型与溶解性质的定量关系。这也是科学家首次能够在纳米颗粒表面精细区分不同分子的排布,为纳米体系的精确调控提供了不可多得的观测手段。
我们看到了量子点表面的细节,看到了它在中凌乱的样子。孔学谦说。他认为,这一发现将帮助科学家更好地去认识纳米材料的本质,“固体核磁共振能干很多事,我们期待去研究更多材料学科的奥妙。”



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发表于 2019-10-18 17:24:20 | 显示全部楼层
彭笑刚团队可控合成了纤锌矿型CdSe@CdS点状纳米片晶体(一种包裹在外延生长的CdS纳米片内的点状CdSe纳米晶体),具有几乎单分散的尺寸/形状分布和出色的光致发光(PL)特性。通过系统地研究合成参数,可以实现出色的尺寸/形状控制,其横向与厚度的尺寸比高达3:1。

纳米片晶体

纳米片晶体
这是一种简单,可调整和可重复的外延方案。虽然CdSe@CdS点@纳米片晶体的近100%的PL量子产率和单指数PL衰减动力学与点状CdSe/CdS核/壳纳米晶体处于同一水平,但CdSe@CdS点@纳米片晶体在单纳米晶体水平上引发PL闪烁的概率比点状晶体低约2个数量级。

CdSe@CdSDot@Platelet Nanocrystals: Controlled Epitaxy, Mono-Exponential Decay ofTwo-Dimensional Exciton, and Non-Blinking Photoluminescence of SingleNanocrystal, J. Am. Chem. Soc. 2019
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06932

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发表于 2020-11-22 10:44:19 | 显示全部楼层
浙江大学彭笑刚教授与李炯昭博士联合报道了一种合成单分散立方体形CdSe QDs的策略,该策略从一个独立解决成核和生长过程的两步方案开始。这两种工艺的关键设计原则反映了控制配体表面配位的重要性。通过两步合成策略,所合成的闪锌矿CdSe QDs具有预期的对称性,即立方体形状的QDs被包裹在六个相等的(100)面上,同时该QDs展现出超窄整体PL半峰宽(52 meV)。该文章近日以题为“Monodisperse CdSe Quantum Dots Encased in Six (100) Facets via Ligand-Controlled Nucleation and Growth”发表在知名期刊J. Am. Chem. Soc.上。

量子点

量子点


文献链接:Monodisperse CdSe Quantum Dots Encased in Six (100) Facets via Ligand-Controlled Nucleation and Growth (J. Am. Chem. Soc., 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c06914)

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发表于 2022-7-21 16:18:09 | 显示全部楼层
根据《中国化学会会士条例》,经学会会士提名,会士工作委员会审查,中国化学会常务理事会投票并审议通过,我系彭笑刚教授当选2021年度中国化学会会士。
       中国化学会会士(Fellow of the Chinese Chemical Society, FCCS)是中国化学会会员体系的最高荣誉及最高等级,是为进一步完善会员体系,建立中国化学会学术认可制度的重要举措。根据《中国化学会会士条列》,除创始会士外,每年增选会士不超过50人,会士总数不超过中国化学会高级会员总数的10%。
        彭笑刚教授,博士生导师,毕业于吉林大学化学系获博士学位。国际顶尖纳米材料学家,主要研究溶液纳米晶的合成、性质与应用。1999-2009年在阿肯色大学任助理教授、副教授、教授、讲座教授,2009年7月加盟浙江大学化学系任教授。已在Nature,Nature Materials,J. Am. Chem. Soc., Nano Lett., Angew. Chem. Int. Ed. 等国际权威刊物上发表高水平研究论文200余篇(总他引次数超过七万次,H因子95),提出并发展了量子点绿色合成化学,成为学术界和产业界的标准路线。

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