路漫漫其修远兮，吾将上下而求索

徐刚，男，博士，1981年6月出生于江西省新余市。2003年本科毕业于华侨大学应用化学系，2008年获得中科院福建物质结构研究所博士学位。2008-2010年在香港城市大学从事博士后研究，2010-2011年获得德国亚历山大·冯·洪堡奖学金资助在雷根斯堡大学从事研究工作，2011-2013年获得日本学术振兴会JSPS奖学金在京都大学从事第三站博士后研究。2013年底入选中科院福建物构所“百人计划”回国工作，担任结构化学国家重点实验室研究员，课题组组长，博士生导师。研究兴趣主要是晶态多孔导电材料的结构设计制备、性能和应用基础的前沿研究。目前作为项目负责人承担了国家自然科学基金委青年和面上等科研项目，也获得过包括中科院前沿重点研究“拔尖青年科学家”，福建省杰出青年等人才项目。

具有多孔结构的导电材料是气敏传感器和电化学储能器件的核心材料之一。基于配位化学的晶态多孔导电材料，具有多样可设计的晶体结构，易于建立电学性能与结构的关系等优点，是一类新出现的多孔导电材料。这类材料的研究不仅可以丰富多孔导电材料的种类，而且对于优化现有多孔导电材料的性能具有重要借鉴意义。徐刚研究员围绕“晶态多孔导电材料”主题，按照“从晶态材料结构设计，到材料薄膜制备，再到薄膜器件研究”的工作思路开展研究，取得了系列重要成果。

首先，晶态多孔导电材料普遍存在导电率不高的科学难题。通过设计制备结构新颖的多孔导电材料，探索结构与性能的关系，提高这类材料的导电性能，是这个领域的研究热点。徐刚研究员的课题组系统研究了利用客体组分作为模板构筑具有新颖结构的晶态多孔导电材料，制备了首例卤化铅晶态纳米管阵列半导体材料，并首次开展了“非碳”纳米管晶态阵列电学性能研究。研究结果发表在Angew. Chem. Int. Ed.，并被选为该杂志的Frontispiece，被ChemInform收录，被Wiley出版集团的Materials View China等网站亮点介绍。采用阳离子模板法制备出2例空气中稳定的具有罕见三维无机开放骨架的卤化铅新化合物。由于其独特的三维结构，粉末压片电学测试发现这2个化合物的室温导电率比碘化铅钙钛矿单晶导电率还要高出一个数量级。在这2个化合物中，卤化铅开放骨架具有黄（橙）光发射性能，在他们的孔道中植入具有蓝光发射性能的有机胺组分后，成功实现了至今为止最高显色指数（CRI=96）的单基质白光发射半导体材料。研究结果发表在Chem. Sci.。上述工作一方面拓展了多孔导电材料的类型，为连接多孔纳米管和卤化铅钙钛矿半导体材料这两类截然不同但各具特色的热点研究领域建立了桥梁；另一方面这种开放骨架设计策略为在卤化铅钙钛矿材料中植入体积较大的有机光电功能分子，制备光电性能优异且空气稳定的材料带来了新的结构设计思路。

导电材料要实现在电学器件上的应用，必须实现“料要成材”的关键步骤，找到可制备高质量晶态薄膜的方法。特别是对于多孔材料而言，“高质量”不仅意味着薄膜表面平整度高、缺陷少，还必须孔道排列方向一致。制备满足这样苛刻质量要求的薄膜依然是这个领域研究的难点和重点。徐刚博士及其合作者提出一种基于多孔配位聚合物纳米结构的“模块组装”法，实现了晶态取向多孔导电薄膜快速制备上的突破。很多晶态多孔导电材料必须在高温高压的溶剂热条件下才能合成。在这样一个“黑箱”合成里，薄膜的质量和厚度难以通过“一步法”实现精准控制。“模块组装”法将将薄膜制备分成两个步骤：在“模块制备”阶段可以使用溶剂热法合成出多孔导电材料的纳米厚度的“模块单元”；而“模块组装”阶段允许研究人员通过“印章法”来控制组装的层数和薄膜的厚度以及薄膜孔道的取向。更重要的是，该法可大大提高薄膜的组装效率：用此前报道的方法制备100个分子层厚度的薄膜至少需要2天，而用“模块组装”法只需要10分钟。“模块组装”是目前已知的唯一一种可用于快速可控制备高质量多孔导电材料薄膜的方法。论文发表后被美国化学会权威化学评论期刊C&EN 2次报道，成为该杂志7天内最受关注的5篇新闻之一。“模块组装”法制备薄膜快速方便，但用这个方法制备的薄膜的表面粗糙度比较大，一般平均粗糙度都大于10 nm。这样的薄膜表面存在大量缺陷，在用于一些基于平整界面的电学器件，比如：薄膜场效应晶体管，薄膜太阳能电池时，难以获得高性能。徐刚研究员的课题组随后发展了一种基于气液界面限定效应的薄膜制备方法可以制备表面极度光滑的多孔导电材料薄膜。用这种“界面限定”法，多孔导电材料先在空气和反应液的界面处形成纳米晶核，然后这些晶核由于液面张力会被限定在气液界面上紧密排列形成一层非常光滑的晶膜。随后，薄膜会随着多孔导电材料的自组装反应的进行不断“外延”生长。因此，通过控制反应时间我们就可以有效控制薄膜的厚度。制备出来的薄膜平均粗糙度仅为1nm左右，可以和昂贵的CVD法制备的高质量薄膜相媲美，转移到基片上后可获得缺陷非常少的界面。

实现“材要成器”，是晶态多孔导电材料研究的最终目的。然而，这类材料的电学器件研究是个多学科交叉领域，研究人员需要对化学、材料和器件三个领域都有较为系统的认识，因此这个领域研究进展缓慢。得益于徐刚研究员在攻读博士和博后期间在上述三个领域的工作经验，并在团队中引入了相关器件研究人员，他们在基于晶态多孔导电材料的电学器件上获得了一些突破性进展。例如：场效应晶体管是计算机CPU的核心，也是集成电路中最关键的电学元器件之一。利用晶态多孔导电材料作为沟道构筑晶体管器件，不仅可以把晶态多孔导电材料所具有的晶态结构、孔道内部可修饰等结构优势赋予晶体管；还可以通过丰富的结构设计策略调控多孔导电材料的能带结构，便于人们从分子水平去理解、设计和优化材料的导电特性，从而构筑高性能的晶体管器件。徐刚博士带领团队成员首次制备以晶态多孔导电薄膜为导电沟道的场效应晶体管器件。器件测试揭示了该薄膜材料为P型半导体。得益于“界面限定”法制备的高质量晶态多孔导电薄膜，该薄膜与介电层间的界面缺陷浓度仅为8.2×10¹² cm^-2。器件的空穴迁移率最高达48.6 cm² V^-1·s^-1，这一数值高于绝大多数基于溶液法制备的有机或无机场效应晶体管的迁移率。这一结果发表在J. Am. Chem. Soc. 在当期55篇论文中被选为唯一封面文章，并被JACS以题为“Electrifying New Application for Metal–Organic Frameworks”进行Spotlights亮点报道。另一个例子是，他们利用晶态多孔薄膜的分离和催化特性解决化学电阻型气敏传感器选择性差和工作温度高的难题。传统化学电阻型气敏传感器在呼出气糖尿病检测方面应用时，由于选择性差，呼出气中大量存在的水分子会严重干扰对糖尿病的生物标记分子丙酮的检测。通过将晶态多孔薄膜外延生长在金属氧化物纳米线上，形成性能强化“外衣”，成功解决了金属演氧化物纳米线阵列化学电阻传感器选择性差的难题（对湿度和目标待测物的均方偏差小于10%），并降低工作温度125 ^oC，提升响应性20倍，检测限优化2个数量级，响应&恢复速度分别加快48%和470%。这样工作被 Advances In Engineering和Chem. Soc. Rev. 多次亮点评述，认为徐博士的工作提供了一种有效的方法用于克服金属氧化物气敏选择性差的瓶颈，显示了它在“呼气诊断”这样潮湿环境下选择性检测痕量丙酮的可行性,是化学电阻型气敏传感器在基础研究和应用方面的重大进步。

科研的道路上虽然步履维艰，但晶态多孔导电材料迷人的结构和广泛的应用价值深深吸引了徐刚博士的研究兴趣。他坚信天道酬勤，潜心科研，乐在其中。迄今为止他已发表SCI论文65篇，他引2000多次，其中以第一作者或通讯作者身份在Angew Chem. Int. Ed.，Adv. Mater.，J. Am. Chem. Soc.等顶级期刊杂志发表论文10篇，申请专利6项，获得授权2项。