国家纳米科学中心中科院纳米系统与多级次制造重点实验室段鹏飞

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段鹏飞，国家纳米科学中心研究员。2011年在中国科学院化学研究所获得博士学位，导师刘鸣华研究员。2011年11月至2013年11月受日本学术振兴会（JSPS）资助在日本九州大学从事博士后研究工作，合作教授Nobuo Kimizuka；2013年12月至2015年10月受聘于日本九州大学“Center for Molecular System”，担任助教。 2015年11月进入国家纳米科学中心工作，被聘为“百人计划”研究员。研究领域为分子/纳米光化学与物理。至今在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等国际一流期刊上发表论文30余篇，申请日本和国际专利3项。


姓    名:段鹏飞        
性    别:男
职    务:无        
职    称:研究员
通讯地址:北京市海淀区中关村北一条11号
邮政编码:100190        
电子邮件:无        

个人主页：http://www.escience.cn/people/duanpengfei/index.html
研究领域：
1. 超分子化学
2. 手性科学
3. 有机/无机纳米组装体系中的能量转移、迁移和转换等研究
代表论著：        
　　1. Duan Pengfei, Yanai Nobuhiro, Kurashige Yuki, Kimizuka Nobuo,  Aggregation-induced photon upconversion through control of the triplet energy landscapes of the solution and solid states, Angewandte Chemie International Edition, 2015, 54, 7544-7549.
　　2.Duan Pengfei, Yanai Nobuhiro, Nagatomi Hisanori, Kimizuka Nobuo,  Photon upconversion in supramolecular gel matrixes: spontaneous accumulation of light-harvesting donor-acceptor arrays in nanofibers and acquired air stability, Journal of the American Chemical Society, 2015, 137, 1887-1894
　　3.Duan Pengfei, Yanai Nobuhiro,  Kimizuka Nobuo, A bis-cyclometalated iridium complex as a benchmark sensitizer for efficient visible-to-UV photon upconversion, Chemical Communications, 2014, 50, 13111-13113
　　4.Duan Pengfei, Cao Hai, Zhang Li, Liu Minghua, Gelation induced supramolecular chirality: chirality transfer, amplification and applications, Soft Matter, 2014,10, 5428-5448
　　5.Duan, Pengfei;  Yanai, Nobuhiro;  Kimizuka, Nobuo, Photon Upconverting Liquids: Matrix-Free Molecular Upconversion Systems Functioning in Air, Journal of the American Chemical Society, 2013, 135, 19056-19059  
　　6.Duan, Pengfei; Qin, Long; Zhu, Xuefeng; Liu, Minghua, Hierarchical Self-Assembly of Amphiphilic Peptide Dendrons: Evolution of Diverse Chiral Nanostructures Through Hydrogel Formation Over a Wide pH Range, Chemistry - A European Journal, 2011,17, 6389-6395
　　7.Duan, Pengfei; Zhu, Xuefeng; Liu, Minghua, Isomeric effect in the self-assembly of pyridine-containing L-glutamic lipid: substituent position controlled morphology and supramolecular chirality, Chemical Communications, 2011, 47, 5569-5571

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时间地点：2018年12月14日（周五）上午9：30，CCE 1505会议室
报告人：段鹏飞 研究员，中科院“百人计划”
地点：青岛大学


报告人简介：
段鹏飞，理学博士，国家纳米科学中心研究员。2011年在中国科学院化学研究所获得博士学位。2011-2015年在日本九州大学从事博士后和助教工作。2015年11月进入国家纳米科学中心工作。研究领域为分子、纳米光化学与物理。主要研究兴趣为基于三重态-三重态湮灭的光子上转换发光；基于超分子体系的圆偏振发光；纳米光子学；手性光化学与物理等。


报告摘要：
手性是自然界的普遍现象，除了分子层次的手性以外，分子以上层次的手性问题研究正在日益引起人们的广泛兴趣。生命体系中有机分子自下而上的多级次组装是生命世界形成的主要形式之一。这种多级次组装体系中的信号传递、能量转移、手性信息的交互等决定着生理机能的运行本质。越来越多的研究都集中在模拟生命体系中各种信息的传递、转移、迁移、转换和交互等过程。我们课题组在有机分子多级次组装、手性信息的转移传递、组装体系能量的转移迁移等方向的取得了一些初步的进展，该报告将对有机分子组装体系中手性信息和激发态能量的转移、迁移和转换等问题进行介绍。


代表性论著：
1. Yang Dong; Duan Pengfei*; Zhang Li; Liu Minghua* Chirality and energy transfer amplified circularly polarized luminescence in composite nanohelix. Nature Communications 2017, 8, 15727.
2. Han Jianlei; You Jing;* Li Xianggao; Duan Pengfei*; Liu Minghua* Full-Color Tunable Circularly Polarized Luminescent Nanoassemblies of Achiral AIEgens in Confined Chiral Nanotubes. Advanced Materials 2017, 29, 1606503.
3. Han Jianlei; Duan Pengfei*; Li Xianggao;* Liu Minghua * Amplification of Circularly Polarized Luminescence through Triplet-Triplet Annihilation-Based Photon Upconversion. Journal of the American Chemical Society 2017, 139, 9783-9786.
4.Huo Shengwei; Duan Pengfei*; Jiao Tifeng;* Peng Qian; Liu Minghua* Self-Assembled Luminescent Quantum Dots To Generate Full-Color and White Circularly Polarized Light. Angewandte Chemie International Edition 2017, 56, 12174-12178.
5. Duan Pengfei, Yanai Nobuhiro,* Kurashige Yuki, Kimizuka Nobuo* Aggregation-induced photon upconversion through control of the triplet energy landscapes of the solution and solid states, Angewandte Chemie International Edition, 2015, 54, 7544-7549.
6. Duan Pengfei, Yanai Nobuhiro,* Nagatomi Hisanori, Kimizuka Nobuo* Photon upconversion in supramolecular gel matrixes: spontaneous accumulation of light-harvesting donor-acceptor arrays in nanofibers and acquired air stability, Journal of the American Chemical Society, 2015, 137, 1887-1894.
7. Duan Pengfei; Yanai Nobuhiro;* Kimizuka Nobuo* Photon Upconverting Liquids: Matrix-Free Molecular Upconversion Systems Functioning in Air, Journal of the American Chemical Society, 2013, 135, 19056-19059.

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　　2018年 “中国分析测试协会科学技术奖（CAIA奖）”评选结果揭晓，国家纳米科学中心科研成果“圆偏振发光测试及其在手性超分子研究中的应用”（完成人：段鹏飞）获得一等奖。

　　圆偏振发光测试是表征手性物质激发态手性性质的一种常规手段。目前商业化的设备并不能满足所有的测试需求。同时，关于新型发光体系的圆偏振发光测试，比如“上转换圆偏振发光”等，目前还没有相关概念或测试方案的报道。段鹏飞及其合作者创新性地改进了圆偏振发光的测试方法：（1）实现了各种不透明、非均相和薄膜体系的圆偏振发光测试；（2）提出并验证了“上转换圆偏振发光”这一新的概念，通过改进测试手段，实现了上转换圆偏振发光的测试；（3）通过新的测试手段，研究了手性超分子体系中手性信息和激发态能量转移迁移，以及激发态能量与手性信息的交互，发现手性组装体系中能量转移可以增强发光不对称因子这一重要规律。该成果一方面拓展了圆偏振发光的测试方法，另一方面也拓宽了圆偏振发光在超分子化学研究领域的应用。特别是该成果为具有上转换发光性质的手性材料的研究提供了有效的表征手段，可用来研究手性信息和激发态能量的转移传递规律，为分析化学、光化学与物理、材料化学、手性科学等研究提供新的研究思路。其中，基于三重态-三重态湮灭机理的上转换发光技术，已经被应用到生物光学成像当中；圆偏振发光以其独特的发光性质，在生物成像检测过程中能够有效的消除生物组织自发光及其它背景噪音带来的干扰。将圆偏振发光与上转换发光的概念交叉结合，新的发光现象和新检测手段为生物光学成像提供新的方法和途径，为开展圆偏振发光应用提供新的思路，是兼具理论与实践意义的原创性研究成果。

　　 “CAIA奖”是经国家科学技术奖励工作办公室批准的分析测试科技奖项，旨在授予在分析测试新技术、新方法及新应用等方面取得突出成果贡献，创造显著社会、经济效益的科技工作者。

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具有圆偏振发光（CPL）特性的光学材料由于在3D显示、信息存储与加密、光电器件、不对称合成等领域的巨大潜力而获得了广泛的关注。发光不对称因子(glum)是衡量圆偏振发光材料性能的重要指标，然而目前大多数报道的光学材料所得到的发光不对称因子(glum)普遍较低，因此对于glum的调制，特别是如何放大glum，对圆偏振发光材料的应用有着重要影响。无机发光材料是一类重要的圆偏振发光材料来源，但是由于其结构及发光机理的限制，使无机材料产生圆偏振发光性能较为困难，对其glum的调制、放大更是亟待解决的重要科学问题。

        国家纳米科学中心段鹏飞研究员等设计了一种赋予上转换纳米颗粒（UCNP）和钙钛矿纳米晶（PKNC）杂化材料上转换圆偏振发光性能的方法。采用手性配体辅助法合成了手性溴化铯铅（CsPbBr3）钙钛矿纳米晶，并将UCNP嵌入到手性钙钛矿纳米晶中。经电子断层扫描证实了手性钙钛矿纳米晶中嵌入的UCNP结构。通过设计UCNP与手性钙钛矿纳米晶之间的能量转移，实现了能量转移增强的无机杂化材料圆偏振发光。
        该无机杂化纳米材料可分别实现下转换圆偏振发光和上转换圆偏振发光，并且在该体系中证实了能量转移增强圆偏振发光这一现象，不仅适用于有机发光体系，也适用于无机发光体系。其对glum的调制机理为：手性钙钛矿纳米晶通过再吸收由UCNP发出的圆偏振光，表现出能量转移增强的圆偏振发光性能，glum值放大4倍。该发现为设计具有高效上转换圆偏振发光性能的手性无机纳米材料提供了新的策略。
       文章信息：Xue Jin, Minghao Zhou, Jianlei Han, Bin Li, Tianyong Zhang, Shuang Jiang* & Pengfei Duan*. A new strategy to achieve enhanced upconverted circularly polarized luminescence in chiral perovskite nanocrystals. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-021-3594-6.

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圆偏振发光(CPL)材料在3D显示、光学存储、信息加密等领域有着巨大的应用潜力。目前，发展具有高发光不对称因子(glum)的材料是其实际应用的关键。在之前的报道中，研究人员发现通过三重态-三重态湮灭(TTA)实现的上转换圆偏振发光比直接激发手性分子的圆偏振发光具有更高的不对称因子。但是该体系的glum依然有提升的空间，而且激子湮灭机制对发光量子效率也存在负面影响。最近，国家纳米科学中心段鹏飞研究团队与吴晓春研究团队通过构筑贵金属等离子体和手性上转换胶束的纳米复合体系，将三重态-三重态湮灭与表面等离基元增强效应相结合，实现了手性光学不对称因子和发光效率的同时增强。

图1. 同时增强上转换发光强度和发光不对称因子的胶束/等离子体复合体系示意图。

       研究人员将手性发光分子和敏化剂包覆于阳离子型表面活性剂CTAB中，形成具有上转换CPL性质的胶束，之后通过静电吸附将表面为负电荷的金纳米棒(AuNRs)与胶束复合，制备出胶束/AuNRs的纳米复合物。研究人员首先对胶束的圆偏振发光性质进行研究，发现利用635 nm可见光激发得到的上转换CPL比紫外光直接激发手性分子的CPL表现出更大的glum值，说明TTA对放大发光不对称因子的作用具有普遍性。在胶束/AuNRs体系中，研究人员观察到上转换发光强度增加，在表面等离激元增强作用下，发光强度可以得到6.7倍的提升。同时，该复合体系的上转换CPL相对纯胶束也有明显的增强。在最佳胶束/AuNRs比例下，glum可以达到10-2量级。不仅激发态手性，胶束的圆二色吸收性质也在AuNRs的作用下得到提升，表明了表面等离激元增强效应对分子基态和激发态均有影响。通过研究具有不同等离基元共振性质的胶束/纳米颗粒体系并结合模拟计算，研究人员证明等离子体的共振场强度是影响手性分子光物理性质的重要因素，共振场越强则可以实现更好的增强效果。
       表面等离基元增强是一个提升手性物质光学性质的有效、普适的方案，通过等离子体增强效应不仅可以提高上转换发光强度，而且能进一步放大CPL的发光不对称因子。利用等离子体构筑的具有高发光效率和发光不对称性的复合物将有助于光学活性物质的进一步应用。相关研究成果发表于Nature Communications上。
       原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-35699-z