马於光（高分子化学与有机光电材料）院士｜我国利用电致磷光提高OLED效率新原理与“热激子”机理的开拓者#

1. 研究方向#

马於光院士长期致力于有机/高分子光电功能材料的基础科学问题研究。他聚焦于攻克传统 $\text{OLED}$ 器件中“电致激发态激子利用率低、高色纯度蓝光发射效率低下、难溶性聚合物薄膜难以精细加工”等关键物理化学瓶颈。他围绕“有机/高分子多级结构（分子化学结构、凝聚态超分子排布、电子激发态特征）与光电转化性能（发光、激光、电荷迁移）的内在规律”这一主线，开发了多种新型分子聚集体材料体系，提出了基于高能自旋态利用的新兴激发态调控物理机理，构建了具有完全自主知识产权的高性能有机发光薄膜自组装与电聚合加工方法学。

2. 标志性成果#

• 利用磷光材料突破 OLED 激子利用率极限的物理机制建立（国家自然科学二等奖成果）：在早期的荧光 $\text{OLED}$ 器件中，由于自旋量子力学规律限制，电激发产生的单线态激子（$\text{Singlet Excitons}$）和三线态激子（$\text{Triplet Excitons}$）比例为 $1:3$。传统荧光材料只能利用 $25\%$ 的单线态激子，导致内量子效率（$\text{IQE}$）极低。马於光在国际上率先提出并论证了利用过渡金属配合物磷光材料捕获 $75\%$ 的三线态激子的科学思想，在国际上首次报道了利用磷光材料提高电致发光器件效率的新原理。该成果彻底打破了电致发光激子利用率 $25\%$ 的传统荧光理论瓶颈，开辟了理论上能够实现 $100\%$ 内量子效率的第二代电致发光磷光材料研发前沿，该项目成果“新概念有机电致发光材料”荣获 $2009$ 年度国家自然科学奖二等奖（第一完成人）。

• “热激子”机理及杂化电荷转移态（HLCT）设计原则的创立：由于重金属电致磷光材料（如铱、铂等配合物）成本高昂且在深蓝光器件中极易发生淬灭退化，学术界极力寻求廉价的高效非贵金属电致发光材料。马於光团队在国际上首次提出了“热激子”（$\text{Hot Exciton}$）物理发光机理，其核心思想是利用高能级激发态通道，实现自旋禁止的三线态向单线态的反系间窜越（即高能级反系间窜越 $T_n \rightarrow S_m, n \ge 2, m \ge 1$），从而在高能轨道层面绕过了传统的非辐射淬灭路径。在此基础上，他建立了杂化电荷转移态（$\text{HLCT}$）分子设计原则。该方法完美兼顾了高荧光辐射速率和近 $100\%$ 激子利用率的特征，为发展具有中国自主知识产权、免除重金属依赖的超高色纯度新一代廉价纯有机蓝光 $\text{OLED}$ 材料提供了重要理论与合成依据。

• 交叉“X-聚集”超分子堆积蓝光发射机制的发现：有机共轭分子在凝聚态由于紧密平行堆积（即经典的 $\text{H-聚集}$ 或 $\text{J-聚集}$ 范式）极易产生明显的激发态电荷转移动力学淬灭，导致固态薄膜状态下的发光效率剧烈下降（即聚集诱导淬灭效应）。马於光在研究高效率蓝光晶态发光体时，发现并命名了一种全新的分子排布方式——“$\text{X-聚集}$”（$\text{X-aggregation}$）。该堆积模式通过分子长轴相互交叉错位堆积，减弱了偶极自淬灭效应并引入了特异性的 $\text{C-H}\cdots\pi$ 弱相互作用，从而首次在凝聚态实现了理论上最高荧光量子产率的超亮、窄谱带蓝光分子晶体发射体系。

• 难溶有机聚合物光电薄膜电化学聚合制备法的创制：高性能共轭聚合物光电材料普遍面临化学溶剂难溶解、热稳定度低从而难以进行图案化精密加工的工程难题。马於光打破传统湿法涂布和真空蒸镀的工艺局限，在国际上独树一帜地发明了难溶有机发光薄膜的原位电聚合（$\text{Electrochemical Polymerization}$）加工方法。他设计了带有可交联电活性外围（如咔唑基团）的高聚物前驱体分子，实现了在基底表面高发光、高导电薄膜的选择性定向电沉积。该项技术为实现高质量红绿蓝（$\text{RGB}$）阵列全彩全色电致发光器件图案化提供了一种工艺极简、成本低廉、稳定性优异的全新底层加工工艺方案。

3. 学术地位与影响#

马於光院士是我国在有机/高分子光电功能材料领域、电致发光理论前沿极具代表性的学术带头人和开拓者。他不仅首次奠定了电致磷光理论的物理基石，还带领我国科学家在分子激发态自旋控制和“热激子”发光科学上持续引领着国际学术潮流。他至今在国内外顶级学术期刊（如 JACS, Angew. Chem., Adv. Mater. 等）发表高水平学术论文 $470$ 余篇，论文被他人引用超过 $1.45 \times 10^4$ 次，连续多年入选材料科学领域“全球高被引科学家（$\text{Highly Cited Researchers}$）”目录。他牵头组建并作为负责人的国家自然科学基金委“有机聚合物发光材料的基础研究”创新研究群体，显著提升了中国科学家在新型发光器件制造与新型有机半导体标准制定中的国际学术话语权。

1. 教育背景#

• $1981.09 - 1985.07$：吉林大学化学系，物理化学专业，本科毕业获理学学士学位

• $1985.09 - 1988.07$：吉林大学化学系，高分子化学与物理专业，硕士研究生毕业获理学硕士学位

• $1988.09 - 1991.07$：吉林大学化学系，高分子化学与物理专业，博士研究生毕业获理学博士学位（导师：沈家骢院士等）

2. 工作履历#

• $1991.07 - 1993.09$：吉林大学电子科学系，博士后研究员

• $1993.11 - 1998.09$：吉林大学化学系，副教授

• $1995.07 - 1996.07$：香港大学化学系，访问学者

• $1998.01 - 1998.07$：香港大学化学系，访问学者

• $1998.09 - 2012.09$：吉林大学化学学院，教授、博士生导师

• $1999.06 - 2000.05$：英国剑桥大学化学系，访问教授（与卡文迪许实验室开展有机光电联合研究）

• $2006.07 - 至今$：教育部“长江学者奖励计划”特聘教授

• $2012.09 - 至今$：华南理工大学材料科学与工程学院，教授、博士生导师

• $2013.01 - 至今$：华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室（原发光材料与器件国家重点实验室），主任、学术委员会委员

• $2021.11 - 至今$：当选为中国科学院院士（化学部）

• $2025.11 - 至今$：当选为亚太材料科学院院士（$\text{APAM}$）

1. 国家级与省部级科技奖项#

• 国家级科技奖项：

  • 国家自然科学奖二等奖（$2009$ 年度，第一完成人，获奖项目：“新概念有机电致发光材料”，主要完成人：马於光、王悦、沈家骢）

• 省部级科技最高奖：

  • 教育部自然科学奖一等奖（$2008$ 年度，第一完成人）

  • 教育部优秀科技成果奖一等奖（$2001$ 年度，第一完成人）

2. 国际与行业重大奖项#

• 国际前沿荣誉：

  • 当选亚太材料科学院院士（$\text{APAM}$，$2025$ 年，表彰其在有机半导体凝聚态物理领域的颠覆性创新贡献）

• 行业学术会士：

  • 当选中国化学会首批会士（$\text{FCCS}$）

3. 其他重要荣誉#

• $2001$ 年：荣获国家杰出青年科学基金资助

• $2013$ 年：入选国家“新世纪百千万人才工程”

• $2016$ 年：作为带头人获得国家自然科学基金委“创新研究群体”项目资助

1. 学术期刊任职#

• 核心学术期刊编委：长期担任国内外材料学、高分子及发光研究领域主流期刊的编委、顾问编委

2. 重要社会与学术兼职#

• 国家级学术平台与决策机构：

  • 华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室（国家重点实验室重组后）主任

  • 广东省分子聚集发光重点实验室主任

  • 琶洲实验室（广州人工智能与数字经济广东省实验室）常务副主任、研究员/教授

  • 九三学社广东省委会常委、九三学社华南理工大学委员会主委

  • 中国化学会高分子学科委员会常务委员、有机固体专业委员会委员