照明与显示是年产值超过千亿美元的先导性支柱产业，对国民经济发展具有重要意义。近年来，我国相关产业的整体规模已跃居全球首位。发光二极管（LED）可直接将电能高效转化为光能，被认为是实现全彩显示与固态照明的理想技术方案。碳量子点（CQDs）因其环境友好、荧光可调和良好的光热稳定性等特性，在LED领域展现出广阔的应用前景。然而，相较于传统的重金属（Cd/Pb）基量子点LED器件，碳量子点LED在器件效率方面仍存在显著差距。这一差距的根本原因在于CQDs在电激发过程中存在较大的激子能量损失。根据量子力学的自旋统计规则，在电致发光器件中，电子-空穴注入过程中将以1:3的比例产生单重态和三重态激子。传统荧光CQDs难以有效利用其中的三重态激子，导致三重态激子在电激发过程中无法有效进行辐射复合，从而严重限制了器件的发光效率。因此，如何有效抑制电激发过程中三重态激子能量损失，提高激子利用率，已成为提升碳量子点LED器件性能的关键技术挑战。

图1(a) 传统碳量子点LED器件中的能量转移示意图；(b) 基于热活化敏化荧光策略的碳量子点LED器件能量转移示意图。

针对上述关键科学问题，袁方龙教授课题组在前期碳量子点可控制备及基于主客体策略构建碳量子点LED器件的研究基础上（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202419983; Sci. Adv. 2025, 11, eadt8219;Adv. Mater. 2024, 36, 2401493; Adv. Mater. 2023, 35, 2370318;Adv. Mater. 2023, 35, 2302275; Nat. Photonics 2020, 14, 171），进一步提出了全新的碳量子点发光器件设计理念。该策略通过将常用的聚合物主体材料（如聚乙烯咔唑 PVK，图1a）替换为具有热活化延迟荧光（TADF）特性的小分子主体材料如CzAcSF，充分利用其在电激发过程中可实现100%激子利用率的优势。同时，选用具有抗聚集诱导发光淬灭特性的高量子产率的碳量子点作为客体掺杂剂，借助主客体间高效的福斯特能量转移（Förster energy transfer, FET）机制（图1b），显著提升了三重态激子的利用效率，从而增强了器件的整体发光性能。通过精确调控碳量子点的掺杂浓度，以进一步促进FET过程的发生，同时有效抑制德克斯特能量转移（Dexter energy transfer, DET）所引起的非辐射损失，最终实现了电流效率超过 31 cd A-1的碳量子点LED器件，性能显著优于目前已报道的其他碳量子点LED器件（图2）。该工作为高性能全色碳量子点LED器件的开发提供了新的设计策略与研究思路。

图2 基于热活化敏化荧光策略构筑的高性能碳量子LED器件

该研究近期以“Thermally Activated Sensitized Fluorescence Enables Efficient Carbon Quantum Dot-Based Electroluminescent LEDs with Current Efficiency of 31 cd A-1”为题，在《Angewandte Chemie International Edition》上发表（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202508650；doi.org/10.1002/anie.202508650）。论文第一作者为2023级硕士生滕茜，通讯作者为袁方龙教授。感谢科技部、基金委、北京市及成人抖音 的经费支持。