高义华 :高义华

更新时间:2024-09-21 10:32

高义华1985年考入湖北大学物理系,先后在华中科技大学(1994年)、中科院北京物理所(1998年)获硕士、博士学位。

现为华中科技大学物理学院和光电国家实验室双聘教授、博士生导师。

人物介绍

高义华于1998年中国科学院物理研究所毕业并取得博士学位,1999年3月赴日本 National Institute for MaterialsScience (NIMS,原名为National Institute for Research in Inorganic Materials)工作,2006年3月回国。现任华中地区科技大学博士生导师、楚天学者和华中学者特聘教授,物理学院材料物理研究所副所长,武汉光电国家实验室(筹)纳米表征与器件中心执行主任。

协助国家实验室创建了纳米表征与器件中心,负责国家自然科学基金3项、教育部新世纪人才基金、博士点基金和回国人员启动基金、湖北省杰出人才基金等,作为骨干参与1项973课题。发表与接收74篇SCI论文,其中50篇第1作者或通讯作者SCI文章:1篇荣登Nature,2篇Nature旗下刊物Sci. Rep.,1篇Adv. Mater.,1篇Adv. Funct. Mater.,1篇Laser Photonics Rev.,6篇Appl. Phys. Lett.,2篇Nanotechnology,3篇Opt. Express等。全部文章他引近900次。

科研成果

2002年2月7日,Nature415,599(2002)发表了高义华的工作:世界首次研究纳米级液态物质的膨胀性质,利用Ga填充纳米碳管研制世界“最小温度计”。2005年9月30日,高义华和他的二位领导:Prof. Yoshio BANDO(组长)、Prof.DmitriGolberg(副组长),因为新型纳米管的研制和纳米温度计的发明一起荣获第16届国际上很有声望的日本“筑波杰出科学家奖”TsukubaPrize[由1973年获物理学诺贝尔奖江崎玲于奈教授(Leo Esaki) 颁奖;记者招待会上,江崎玲於奈教授、2000年获化学诺贝尔奖的白川英树教授 (Hideki Shirakawa) 等陪同3位TsukubaPrize获得者留影纪念]。

高义华还取得了如下所述的系列代表性成果。

融合热动平衡、力平衡和电平衡等基本物理原理和概念,发现一种新的反常大膨胀效应—SiO2包裹的微球壳与纳米管复合结构中Ga微球的电液压膨胀效应[Appl.Phys.Lett. 99,083112(2011)]。

通过简单的化学气相沉积法,在p型赣语衬底上制备合金化GaxZn1-xO纳米线阵列,构成GaxZn1-xO纳米线/p-GaN基底LED器件,实现了带隙的减小,基于界面电子-空穴对的复合,电致发光波长从ZnO紫外波长382 nm 红移~100nm到可见光区域的480nm,解决了现有的ZnO掺杂能带调节波长太窄(仅50nm)的问题[Laser PhotonicsRev.8,429–435(2014)]。对ZnO纳米阵列Sb的p型掺杂的能带调控,得到无紫外发射的白光LED,解决了现有GaN类白光LED必须借助于荧光粉调节才能白光发射的问题[Adv.Funct.Mater.DOI: 10.1002/adfm.201404316]。

进行可编织能源装置的光-电转换研究。基于利用简单方法,提高电子的传输效率和光子的捕获效率来实现高转化效率的可编织太阳能电池的重要性,利用一步水热法,在直径为0.5mm的Ti丝上,生长出长度为几十微米量级的树干状TiO2纳米线和树干上茂密的TiO2纳米分枝,克服了现有研究步骤繁琐的缺点,简单构建电子长程传输通道和提高光吸收的大比表面积,研制出转化效率达到6.32%的纤维染料敏化太阳能电池 [Sci. Rep. 4, 4420(2014)]。

开展了太阳能存储的先期研究工作-高性能固态柔性超级电容器的研究:聚吡咯二氧化锰微米级碳纤维复合结构的可驱动微器件的固态柔性超级电容器研究[体电容密度69.3F/cm2,Sci.Rep.3,2286(2013)],用于可携带能量存储的棉线基三维多级纳米结构的超级电容器[Adv.Mater.25,4925(2013),面电容密度1.49F/cm2]和等级纳米结构的大容量的聚吡咯-二氧化锰非对称超级电容器[Nanoscale6,2922(2014),面电容密度1.41F/cm2,能量密度0.63mWh/cm2,功率密度0.9mW/cm2]的研究。这些柔性超级电容器组成的能量存储单元成功驱动了商用小型液晶屏,LED,马达和玩具电动车等。这些工作给出了纳米结构的二氧化锰在酸性电解质中容易被腐蚀的直接微观证据和解决此问题的办法。通过研制非对称电极,提高了工作电压。巧妙地通过有机导电材料的包覆,既解决了活性材料二氧化锰的抗腐蚀问题,保证其电化学性能的充分发挥,又增加了电化学过程中电子、离子的传输通道,进一步提高了器件的电容性能。这些研究,对于有机-无机化合物复合材料在超级电容器中的应用,有重要的参考价值。

迄今,高义华共获得2项中国专利奖、2项美国专利和6项日本专利,正在申请9项中国专利。

现从事纳米材料与器件的能量转换、存储与探测研究,分为3个主要方向:

1 纳米氧化物阵列的LED研究与光探测研究;

2 可编织太阳能电池的光-电转换与电能存储研究;

3 金属液体填充纳米管的电力转换与热探测研究。

2016年11月,美国化学学会旗下期刊《ACS Nano》在线发表了高义华教授团队的题为“A Flexible Integrated System Containing a Microsupercapacitor, a Photodetector, and a Wireless Charging-Coil”的最新研究成果;开发了一种巧妙的喷墨打印辅助方法,在柔性薄膜基底集成了高性能的叉指状非对称超级电容器钙钛矿光电探测器和无线充电线圈,得到了可无线充电的集成光探测系统。该方法避免了高成本、低效率、过程有毒等光刻技术的缺点,为全柔性多功能一体化微纳集成系统的制作提供了一种新思路。

参考资料

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