11月20日,《自然》雜志刊登了一項(xiàng)，來自中國科研團(tuán)隊(duì)的重磅成果。清華大學(xué)韓三陽團(tuán)隊(duì)聯(lián)合黑龍江大學(xué)、新加坡國立大學(xué),成功讓稀土納米晶實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光。

這個消息引得美西方科技媒體紛紛發(fā)文關(guān)注。一個材料學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)突破,為什么會引發(fā)如此大的波瀾?這背后到底藏著什么玄機(jī)?

卡了十四年的技術(shù)關(guān)口終于打通

說起稀土納米晶,這東西在發(fā)光材料領(lǐng)域里,一直都是個讓人又愛又恨的角色。它色彩純正、性能穩(wěn)定,理論上是做顯示屏、LED的絕佳材料,可問題就出在它是個"絕緣體"，電流根本進(jìn)不去。

全球科學(xué)家為了讓稀土納米晶"通電",折騰了幾十年都沒啥進(jìn)展。傳統(tǒng)思路是想辦法把電荷硬塞進(jìn)去,但稀土材料的絕緣特性就像一堵墻,怎么撞都撞不開。

黑龍江大學(xué)許輝教授團(tuán)隊(duì)，從2011年就開始琢磨這事兒,一琢磨就是十四年。他們換了個思路,不再硬碰硬,而是在稀土納米晶表面設(shè)計(jì)了一層特殊的有機(jī)配體,就像給它穿了件"能量轉(zhuǎn)換外衣"。

這件"外衣"能先捕獲電流產(chǎn)生的能量,然后再高效傳遞給稀土離子。數(shù)據(jù)顯示,這個能量捕獲效率接近100%,傳遞效率達(dá)96.7%。用團(tuán)隊(duì)的話說,這就像在"絕緣小島"和電流之間搭了座橋。

更厲害的是,這個技術(shù)做出來的綠色發(fā)光器件,外量子效率達(dá)到5.9%,比之前沒有功能化的器件提升了76倍。而且只要換一下稀土離子的配比,就能在同一個器件上實(shí)現(xiàn)從綠光、暖白光到近紅外光的連續(xù)調(diào)節(jié),根本不用改動設(shè)備結(jié)構(gòu)。

稀土價值鏈徹底重構(gòu)

中國是稀土資源大國,儲量占全球三分之一還多。但長期以來,我們一直在產(chǎn)業(yè)鏈底端徘徊，挖出來的稀土,要么論噸往外賣原料,要么做點(diǎn)初級加工。這種"論噸賣土"的模式,讓寶貴的戰(zhàn)略資源白白浪費(fèi)了附加值。

現(xiàn)在這個技術(shù)突破,徹底改變了稀土的使用方式。過去稀土氧化物出口均價才2.8萬美元一噸,而現(xiàn)在單克級的稀土光電材料,價值能飆升到數(shù)百美元。這是整個價值鏈的躍遷，從賣原料變成賣技術(shù),從產(chǎn)業(yè)鏈底端跳到了頂端。

中國稀土集團(tuán)的數(shù)據(jù)說明了，高附加值稀土功能材料占比,從2019年的35%漲到了2025年的62%。這次電致發(fā)光技術(shù)的突破,預(yù)計(jì)能把這個比例推到80%以上。說白了,我們手里的稀土資源,終于不用再賤賣了。

而且這個技術(shù)還解決了一個長期困擾開采領(lǐng)域的問題。鑭、鈰這些高豐度稀土元素,以前用途有限,現(xiàn)在通過調(diào)整摻雜離子就能發(fā)揮作用,既減輕了對中重稀土的依賴,也降低了開采壓力。

美西方的"高度關(guān)注"

為什么美西方媒體對這個成果反應(yīng)這么大?因?yàn)檫@個技術(shù)突破,直接戳到了他們的痛處。

全球70%的高端顯示面板、85%的醫(yī)療成像設(shè)備,都離不開稀土發(fā)光材料。美國這幾年一直想搞"稀土供應(yīng)鏈去中國化",拉著澳大利亞、越南想另起爐灶。但問題是,澳大利亞的稀土產(chǎn)能只有中國的五分之一,而且缺少精煉技術(shù)。越南的轉(zhuǎn)口貿(mào)易,也因?yàn)橹袊⒌膮^(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)被卡住了。

現(xiàn)在中國不光掌握了資源,還掌握了核心技術(shù)。日本三菱化學(xué)算過一筆賬，如果中國壟斷稀土光電技術(shù),全球顯示產(chǎn)業(yè)的成本會上漲30%到50%。這意味著從手機(jī)屏幕到醫(yī)療設(shè)備,從高端顯示器到生物檢測儀器,未來都可能要看中國技術(shù)的臉色。

華爾街日報的一篇文章說，中國在稀土電致發(fā)光領(lǐng)域的突破,擊中了美西方高科技產(chǎn)業(yè)的"命門"。這話說得沒錯。過去幾十年,西方國家習(xí)慣了在高科技領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位,而現(xiàn)在中國在一個關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)了從跟跑到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變,他們當(dāng)然坐不住。

這次技術(shù)突破還跟《稀土管理?xiàng)l例》形成了戰(zhàn)略呼應(yīng)。一方面通過技術(shù)創(chuàng)新掌握材料標(biāo)準(zhǔn)的話語權(quán),另一方面用出口管制機(jī)制重構(gòu)國際規(guī)則。民用企業(yè)走快速審批通道,軍工應(yīng)用嚴(yán)格管控,區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)時追蹤資源流向,這一整套組合拳打下來,讓想鉆空子的人沒了操作空間。

這條路還有多遠(yuǎn)?

技術(shù)突破只是第一步,真正的較量在產(chǎn)業(yè)化。好消息是,這個技術(shù)跟現(xiàn)有的LED和OLED生產(chǎn)線兼容,不需要大規(guī)模改造設(shè)備,這就大大降低了落地成本。

從應(yīng)用場景看,近期最有可能率先落地的是柔性顯示屏。這種稀土電致發(fā)光材料能讓OLED屏幕的色域提升40%,功耗降低25%,對手機(jī)、可穿戴設(shè)備來說,這個提升相當(dāng)可觀。

生物醫(yī)療領(lǐng)域也是個大市場。近紅外發(fā)光探針可以做腫瘤無創(chuàng)檢測,精度能達(dá)到0.1毫米,比現(xiàn)有技術(shù)精準(zhǔn)得多。農(nóng)業(yè)補(bǔ)光燈也是個方向,定制化的稀土光源能讓作物光合作用效率提升18%。

中國稀土集團(tuán)已經(jīng)啟動了"稀土創(chuàng)新2030計(jì)劃",重點(diǎn)攻關(guān)量子點(diǎn)-稀土復(fù)合發(fā)光材料、稀土基固態(tài)電池、深海探測用近紅外光源等方向。可以預(yù)見,未來稀土不只是"工業(yè)維生素",而會成為撬動新能源、生物制造、空天技術(shù)等前沿領(lǐng)域的關(guān)鍵支點(diǎn)。

這次突破的意義,遠(yuǎn)不止一篇《自然》論文。它證明了中國科技創(chuàng)新正在從應(yīng)用層面向基礎(chǔ)科學(xué)深度進(jìn)軍,從跟隨者變成規(guī)則制定者。美西方的"高度關(guān)注",恰恰是對我們創(chuàng)新實(shí)力的最好注腳。

接下來的問題是，我們能不能把技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,在全球競爭中持續(xù)保持領(lǐng)先?這才是真正的考驗(yàn)。#發(fā)優(yōu)質(zhì)內(nèi)容享分成#