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  • 曹镛

    曹镛,华南理工大学教授、高分子光电材料与器件研究所所长,中国科学院院士。1941年10月生,湖南长沙人,拥有众多著述及专利,在学术上有众项成就,获过多项奖项。 2001年当选为中国科学院院士。2008年当选发展中国家科学院(TWAS)院士。

    编辑摘要
    词云

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 曹镛 出生日期: 1941年10月
    性别: 出生地: 湖南长沙
    民族: 汉族 国籍: 中国
    职业: 科学家 毕业院校: 列宁格勒大学
    籍贯: 湖南长沙

    目录

    简介/曹镛 编辑

    曹镛 曹镛

    曹镛,男,汉族,湖南长沙人,1941年生。中国科学院院士。1965年毕业于前苏联列宁格勒大学化学系,1987年获日本东京大学博士学位。1966年至1988年在中国科学院化学所工作,1979年至1981年在日本东京大学化学系进修。1986年晋升为研究员,1988年被国务院学位委员会批准为博士生导师。1988年至1990年在美国加州大学圣巴巴拉分校做访问研究。1990年至1998年任美国UNIAX公司资深研究员。1998年来我校工作,2001年当选为中国科学院院士。2008年当选发展中国家科学院(TWAS)院士。

    履历/曹镛 编辑

    1965年,毕业于原苏联列宁格勒大学化学系。化学学士。

    1979至1981年,日本东京大学化学系物理化学专业进修,

    1987年,获日本东京大学理学博士学位。

    1966年至1988年,任职中国科学院化学研究所。

    1988年至1990年,美国加州大学圣巴巴拉分校高分子及有机固体研究所资深研究员。

    1990年至1998年,美国加州圣巴巴拉UNIAX公司资深研究员。

    1998年 华南理工大学材料学院教授, 高分子光电材料及器件研究所所长,

    2001年当选为中国科学院院士。

    成就/曹镛 编辑

    学术成果

    曹镛院士在指导学生做实验 曹镛院士在指导学生做实验

    1998年前主要从事导电聚合物的结构与性能关系及发光材料与器件研究,曾提出了“对阴离子诱导加工性”新概念,实现了使高导聚苯胺从非极性有机溶剂或通用高分子熔体中加工成高导电材料,首次在国际上实现可弯曲的大面积塑料发光二极管,通过对发光高分子材料与金属电极界面特性的研究,改进了器件的长期工作稳定性,提出在聚合物发光二极管中电荧光量子效率有可能突破25% 的量子统计规则,1998年后在华南理工大学主要参与合成一系列新型(含硒、含硅)等窄带隙光电高分子材料及单链白光材料等,首次实现用银胶做阴极的全印刷聚合物发光器件,报道了一种能量转换效率可以达到5%的异质结聚合物太阳电池新型给体材料。在光电高分子材料及器件研究方面共发表有关论文350余篇,据ISI检索(至2008年9月)他人引用总计超过6000余次,h-因子54;已获得授权美国专利21项,中国发明专利4项。1988获国家科委授予有突出贡献的中青年科学家称号。参与获得1988年国家自然科学二等奖,在应用研究发面,已获得18项美国专利、2项中国专利。研究成果"有机导体的研究"1988年获国家自然科学二等奖。在国内外学术期刊上发表论文200余篇,发表的论文被他人引用3000多次。据美国ISI公司统计,1991年至2000年10年间全世界在导电聚合物领域发表论文和被引用情况,按被引用最多的论文排名,曹镛教授发表在《Nature》上的有关柔性LED的论文排名第2,发表在《Synth.Met.》上的有关对阴离子诱导掺杂制备可溶性导电聚苯胺的论文排名第6;按作者排名,他发表的论文总数排名第10,平均每篇论文被引用数排名第5。

    2010年曹镛教授主持的新型高分子光电功能材料及发光器件项目获得国家自然科学二等奖。

    论文

    1)Structure of trans-polyacetylene prepared by rare-earth catalyst Makromol. Chem., Rapid Commun., 3(10)(1982)687-92 Cao, yong; Qian, Renyuan; Wang Fosong; Zhao, Xiaojing

    2) Spectroscopic and electrical characterization of some aniline oligomers and polyaniline Synth. Met., 16(3)(1986)305-15 Yong Cao; Suzhen Li; Zhijiann Xue; Ding Guo

    3) Soluble polyaniline Li, Suzhen; Cao, Yong; Xue, Zhijian Synth. Met., 20(2)(1987)141-9

    4) Counter-ion induced processibility of conducting polyaniline and of conducting polyblends of polyaniline in bulk polymers Cao, Yong; Smith, Paul; Heeger, Alan J. Synth. Met., 48(1)(1992)91-7

    5) Flexible light-emitting diodes made from soluble conducting polymers; Gustafsson, G.; Cao, Y.; Treacy, G. M.; Klavetter, F.; Colaneri, N.; Heeger, A. J. Nature (London), 357(6378)(1992)477-9

    6) Improved quantum efficiency for electroluminescence in semiconducting polymers。 Y. Cao, I. D. Parker, G. Yu, C. Zhang and A.J. Heeger, Nature (London), 397(6718)(1999)414

    7) Highly efficient electrophosphorescent devices based on conjugated polymers doped with iridium complexes Weiguo Zhu, Yueqi Mo, Min Yuan, Wei Yang, Yong Cao* Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2045

    8) High-Efficiency,Environment-Friendly Electroluminescent Polymers with Stable High Work Function Metal as a Cathode: Green- and Yellow-Emitting Conjugated Polyfluorene Polyelectrolytes and Their Neutral Precursors Fei Huang, Lintao Hou, Hongbin Wu, Xiaohui Wang, Huilin Shen, Wei Cao, Wei Yang, Yong Cao* J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9845

    9) Efficient electron injection from a bilayer cathode consisting of aluminum and alcohol-water-solubleconjugated polymers Wu, H. B.; Huang, F.; Mo, Y. Q.; Yang, W.; Wang, D. L.; Peng, J. B.; Cao, Y.* Adv. Mater. 2004, 16 (20): 1826

    10) Polymer Light-Emitting Diodes with Cathodes Printed from Conducting Ag Paste Wenjin Zeng, Hongbin Wu, Chi Zhang, Fei Huang, Junbiao Peng, Wei Yang, and YongCao* Adv. Mater., 19(2007)810

    11) High-Efficiency White-Light Emission from a Single Copolymer: Fluorescent Blue, Green, and Red Chromophores on a Conjugated Polymer Backbone** Jie Luo, Xianzhen Li, Qiong Hou, Junbiao Peng, Wei Yang, and Yong Cao* Adv. Mater., 19(2007)1113

    12) High-performance polymer heterojunction solar cells of a polysilafluorene derivative Ergang Wang, Li Wang, Linfeng Lan, Chan Luo, Wenliu Zhuang,, Junbiao Peng, and Yong Cao* Appl. Phys. Letter, 92(2008)0333307

    13) High-Triplet-Energy Poly(9,90-bis(2-ethylhexyl)-3,6-fluorene) as Host for Blue and Green Phosphorescent Complexes Zhonglian Wu, Yan Xiong, Jianhua Zou, Lei Wang, Jincheng Liu, Qiliang Chen, Wei Yang, Junbiao Peng, and Yong Cao* Adv. Mater. 20(2008)2359

    14) Efficient Single Active Layer Electrophosphorescent White Polymer Light-Emitting Diodes HongbinWu, Jianhua Zou, Feng Liu, Lei Wang, Alexander Mikhailovsky, Guillermo C. Bazan*, Wei Yang, and Yong Cao* Adv. Mater. 20(2008)696

    专利

    1) Processible forms of electrically conductive polyaniline, Y. Cao, P. Smith and A.J. Heeger, U.S. patent 5,232,631 (1993)

    2) Optical quality transparent conductors, Electrically active polymer compositions P.Smith, A. J. Heeger, Y. Cao U.S. Patent, 5968416 (1999)

    3) Electrically active polymer compositions and their use in efficient, low operating voltage, polymer light-emitting diodes with air-stable cathodes Yong Cao US patent 6284435(2001)

    4)ultra-thin layer alkaline earth metals as stable electron-injecting cathodes for polymer light emitting diodes Yong Cao U.S. patent 6,452,218(2002)

    5) Thin metal-oxide layer as stable electron-injecting electrode for light emitting diodes Yong Cao U.S. patent 6,563,262

    6) High resistance polyaniline useful in high efficiency pixellated polymer electronic displays Chi Zhang, Yong Cao U.S. patent 6,866,946

    学术成就

    (1)与中国科学院长春应化所王佛松先生合作成功地进行了用稀土催化剂合成聚乙炔 (与此同时沈之荃先生在浙大也进行了同样的工作)。这一工作不仅在国际上首次实现稀土催化聚乙炔的合成,得到了有新的结构和形貌特色聚乙炔的品种,而且是导电聚合物研究领域在我国发端的标志。此外与其他同志合作用多种手段对聚乙炔等导电聚合物的掺杂机制进行了深入研究。

    (2)在国际上率先用经分离纯化后的苯胺、噻吩的齐聚物进行掺杂并研究其结构与性能的关系。将其结果与相同结构的导电聚合物进行比较从而对难于表征的高导聚合物(当时所有导电聚合物掺杂后都不溶不熔)的结构与性能关系得到比较明确的结论;对苯胺及掺杂苯胺齐聚物的电子光谱、红外光谱、核磁特性及其与电导的相关性做了全面的研究。此研究结果被众多实验室所采用。而噻吩齐聚物的工作目前已发展成一类重要的高迁移率器件材料。

    (3)与中国科学院物理所磁学国家重点实验室赵建高教授合作在国内开拓了有机及高分子铁磁体的研究领域。与传统无机铁磁材料相比,有机铁磁材料比重轻、易加工,具有重大的经济与应用前景。

    (4)在国防科工委支持下,首先对导电聚苯胺的微波吸收特性进行了研究,发现了一批具有优异微波吸收特性的导电聚苯胺体系并对其结构与微波吸收特性的关系进行了深入研究。在当时(1988年前)国际与国内科学及专利文献中导电聚苯胺的这一特性

    均未见有过报导。此研究结果获中国发明专利1项,并获中国科学院科技进步三等奖。

    (5)自1976年发现聚乙炔掺杂实现高电导以后的10年中,导电聚合物的研究在理论和实验方面都得到飞速的发展。但始终存在的一个难题是:所有导电聚合物经掺杂后虽获得了高导,但同时失掉了加工性,变成不溶不熔的材料。使其应用的可能性大为降低。从1985年起,在化学所工作期间即把探索解决这一问题的途径作为自己的主要研究方向之一并作出了一些有益的探索。在知名物理学家、2000年诺贝尔化学奖获得者A.J.Heeger教授及高分子物理学家 P. Smith教授的支持和合作下, 首次提出了"对阴离子诱导加工性"(Counter- Ion Induced Processibility)这一新的慨念,并从实验上实现了使高导聚苯胺从非极性有机溶剂或通用高方子熔体中加工成高导电材料(薄膜,纤维等)。同时发现通过对阴离子与溶剂及聚苯胺主链间的相互作用,可改变聚苯胺主链的链结构与构象从而使通过这一方法加工后的聚苯胺具有比一般方法所得到的电导高出一个数量级以上。这样第一次实现了人们开展导电聚合物最初的梦想-研制出同时具有高电导及加工性的导电聚合物。还发现了这种对阴离子与溶剂(或熔体)及聚苯胺主链的独特的相互作用,导致一系列新的现象与特性。例如仅通过改变溶剂(或对阴离子)可使聚苯胺电导变化达6-7个数量级,从而可以实现在大范围内根据应用需要调整材料的电导率;首次观测到导电聚合物浓溶液的液晶行为及液态下的金属电导行为;得到了电导阈值在聚苯胺浓度低达0.1%的聚苯胺与通用高分子共混体系。这些新现象与特性具有广泛的实用价值,同时也有重要的科学意义。此研究成果已转让给NESTE公司进行商品化生产,其产品有可能在防静电材料、抗电磁波屏蔽、光电器件的透明电极等方面得到广泛应用。同时这一新的概念与方法已被很多导电聚合物研究者所采用跟踪,并已被推广到其他导电聚合物如聚吡咯等,成为近年来导电聚合物研究的一个重要方向。

    (6) 1994年以来,研究工作重心转向高分子发光材料及器件的研究,并取得一系列在这一领域中带突破性的进展。与物理研究人员合作成功地用可溶性高导聚苯胺涂复在聚脂(PET)薄膜上取代ITO作为透明电极,首次在国际上实现可弯曲的大面积塑料发光二极管,论文发表在NATURE上。通过对发光高分子材料与金属电极界面特性的研究,使器件的长期工作稳定性达到实用要求(初始光强100cd/m2时连续运转达2万小时以上);提出一种新的方法,使用铝等较稳定的金属作阴极,其电萤光效率达到甚至超过钙等低功函数金属作阴极的量子效率;对电荧光及光荧光效率的关联提出了新的认识。按目前公认的传统的概念,电荧光量子效率不可能超过其光荧光效率的25%。我们已用严密的实验表明,有可能通过改变三线态与单线态之散射截面来突破这一理论极限。这一结果表明在高分子发光器件上有可能得到比目前高得多的电荧光量子效率,具有重要的科学意义和实际意义。这一研究结果发表在NATURE上后得到这一领域主要学者的认同,见文献Bredas et al, Phys. Rev. Letter, 84 (2000)131、R. Friend et al, NATURE,404(2000)481和Z.V. Vardeny et al, NATURE 409(2001)496等。

    (7)1999年回国到华南理工大学工作后,筹建高分子光电材料及器件研究所,至今已建成具有国内外先进水平的材料合成及器件制备表征实验室,包含高分子材料合成和器件物理两大部分,仪器设备以进口为主,达到国际水平。该实验室已被广东省认定为广东省重点高分子材料实验室的一部分。目前承担重要研究项目有:国家自然科学基金重大项目子课题一项、科技部“973”前期基础项目1项、广东省重大创新项目一项及面上基金两项、广州市纳米专项项目1项。此外,还承担国家"十五”863重大专项 "高清晰度平板显示"和作为首席科学家之一主持“973有机/高分子电致发光材料重大基础问题研究”项目,正在全力推进有机/高分子发光材料和器件的发展,努力缩小国内与国际间的距离。已经在高分子发光器件、高分子异质结光电池、导电聚合物场致发射阴极等方面取得重大进展。最近, 在高分子发光材料与器件方面已经合成出一批高效红、绿、蓝三基色高分子发光材料,红色材料的电致发光(EL)外量子效率达到2.5%,绿色材料EL外量子效率超过5%,某些指标已经接近国际报导最高水平。器件方面已经得到7X40点阵单色字符显示屏和96X64手机用单色图像点阵显示屏。

    在聚合物光电池方面已研制出MEHPPV与C60的衍生物的纳米颗粒所形成的异质结光电池.并研究了用丝网印刷的方式形成大面积器件的方法. 目前高分子异质结光电池在AM1.5太阳模拟灯(78.2毫瓦/每平方厘米) 达到3%。

    发现用导电聚合纳米结构作发射阴极可以得到超低发射阈值的场发射器件。该技术有望发展成一种新型超低工作电压的显示器件。该工作已申请中国发明专利一项(导电聚合物及其共混系在场致发射阴极上的应用,申请号107634.8(2001年3月13日))

    作为‘973’项目的首席科学家,曹镛院士深感自己责任重大。为了把中国的事情办好,为了赶超世界先进水平,曹院士常常忘我地工作,把全部的心身都投入到了科学研究工作中。作为一个科学家,曹镛院士认为科研成果首先应该在学术刊物上发表,并接受同行的检验和认可,而不是通过媒体进行炒作。科学家的价值在于以自己的科学研究成果为科学的进步及国民经济的发展做出实质性的贡献。

    导论课程/曹镛 编辑

    主讲光电高分子材料与器件导论课程

    由曹镛带领的光电所能够培养各级研究生,包括博士后,博士研究生,硕士研究生。已经出站博士后4名,博士研究生毕业3名,硕士研究生多名。其中,有两名博士后和两名博士出国工作。光电所在有机/高分子发光材料合成和光电器件物理、光学、凝聚态物理等方面大量招收对科学研究感兴趣的学生,对抱有出国深造愿望的同学给与特别支持和鼓励,并为他们积极创造研究条件。

    1975年,在钱人元先生领导下曹院士开始从事有机固体及导电聚合物研究。二十余年来,一直在该研究领域前沿从事研究工作,取得了一系列创造性科研成果:已发表有关论文140多篇,其中2篇发表在NATRUE杂志上,SCI录用111篇,国内外刊物他人引用3026次(附件3,下同), 其中在中科院化学所发表的论文SCI他人引用近495次。在应用研究方面,已获得18项美国专利,3项中国专利,另有6项美国专利及3项中国专利在审查中。据美国ISI公司统计1991至2000年十年间全世界在导电聚合物领域发表论文和被引用情况,按被引用次数最多的论文排名,发表在Nature上的有关柔性LED的论文排名第2、发表在Synth. Met.上的有关对阴离子诱导掺杂制备可溶性导电聚苯胺的论文排名第6;按作者排名,总引用数排第8,平均每篇论文被引用数(35次)排第5。参与钱人元先生领导的” 有机导体的研究“成果1988年获国家自然科学二等奖。

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