稀土光谱和光电子学领域的执着求索者

陈学元，男，1970年8月出生，汉族，福建省建瓯市人，理学博士，研究员，中国农工民主党党员。1993年毕业于中国科技大学材料科学与工程系，1998年中国科学院福建物质结构研究所博士毕业后留所工作，曾任助理研究员、副研究员。2001年至2005年在美国能源部阿岗（Argonne）国家实验室化学部从事博士后研究。2005年入选中国科学院"百人计划"回国工作。现为中科院福建物质结构研究所光电材料化学与物理重点实验室的创新课题组长和博士生导师。

陈学元博士已在Adv Mater, Opt Lett, Opt Express和Phys Rev B等刊物发表学术论文80多篇，其中SCI收录论文70多篇，被他人引用500多次；授权和受理国内外专利16项。担任第十八届国际固体激发态动力学会议（DPC’13）组委会主席，全国掺杂纳米材料发光性质会议学术委员会委员，美国光学会（Opt Lett, Opt Express, JOSA B）, 美国化学会（J Phys Chem, Inorg Chem, Langmuir, Cryst Growth Des），英国皇家化学会（CrystEngComm），英国物理学会（J Phys-Condens Mat, J Opt A），Elsevier (Coordin Chem Rev, J Lumin, Opt Mater, J Solid State Chem, Mater Res Bull B, Appl Surface Sci, J Rare Earths, J Colloid Interf Sci, Solid State Sci), Wiley InterScience (Adv Funct Mater), SpringerLink (Appl Phys B, Nanoscale Res Lett), J Nanosci Nanotechno, Chin Phys, Chin Phys Lett等SCI刊物审稿专家。曾获得中科院院长奖学金优秀奖（1997年），第一届全国发光学徐叙瑢优秀青年论文奖二等奖（1998年），福建省第六届自然科学优秀学术论文二等奖和三等奖（2003年），新世纪百千万人才工程省级人选（2008年），中科院上海分院首届杰出青年科技创新人才提名奖（2008年），第十届福建青年科技奖（2009年），中科院上海分院第二届杰出青年科技创新人才奖（2010年）等荣誉。

稀土掺杂激光和发光材料目前在激光、光通讯、平板显示、荧光生物标记和纳米光电子器件等领域具有广泛的应用背景。稀土离子在不同介质材料中的光物理和光化学行为主要取决于其局域态的电子结构和激发态动力学，对稀土掺杂纳米发光材料开展深入的光谱和光电子学基础研究（尤其是低温高分辨光谱学）有助于发现新颖的光学性能或新材料，从而开辟新的应用领域。陈学元博士多年来一直从事稀土掺杂激光和发光材料基本物理机制研究，尤其是近年来在纳米光谱和光电子学方面取得了一系列重要成果。回国后主持了一项中国科学院重大科研装备研制项目，自主设计研制了低温高分辨激光光谱测试系统，其指标为：最低温度3 K，光谱响应200-1700 nm，荧光寿命11 ps-100 ms，分辨率0.0053 nm。该系统填补了国内空白，2009年中科院验收专家组对该仪器研制给予很高评价，认为：“其总体技术指标达到国际先进水平，其中3 K下皮秒瞬态荧光的快速检测等关键技术指标处于国际领先水平，标志着我国在高分辨激光光谱学领域的仪器研制创新能力取得了重要进展。” 在此基础上目前正开展规模更大功能更全的光化学与光物理先进测试平台的集成研制，主要用于材料的光化学和光物理性能测试，研究超快和高分辨光－光转换、光电转换、激发与吸收的快速弛豫等物化机制，低温光谱以及原位微区光谱检测等。在福建物构所支持下已先期启动可用于测量从亚皮秒到亚毫秒激发态寿命的飞秒泵浦探测光谱学测试系统的研制。利用这些研究手段，在稀土掺杂纳米发光材料研究中发现了许多不同于块材的光学性能如反常热力学布居、受限声子弛豫和能量传递、反常格点位置和荧光动力学等，并对纳米晶的结构和形貌如何影响稀土离子的发光和瞬态弛豫给予新的理论诠释。例如，在Gd2O3:Eu3+纳米管材料中，低温下首次发现了Eu3+的高达217 cm-1声子能量的反常热力学布居现象，并为国际同行所证实和大篇幅引用(Adv. Funct. Mater., 20, 624, 2010）。

他的工作还直接面向当前纳米发光和激光材料应用中的关键技术问题，例如发展了一种专利技术，克服了稀土离子难以掺入半导体纳米晶的瓶颈问题，利用半导体基质到发光中心的高效能量传递，实现了稀土离子在宽禁带半导体纳米晶如ZnO、TiO2、SnO2和In2O3等的体相掺杂和强荧光发射，解决了国际上一直存在的争议问题，预期在新型电致或光致发光器件研制上具有很好的应用前景。基于在稀土离子激发态动力学方面的研究贡献，相关工作被推选为第17届国际固体激发态动力学（DPC’05）会议（美国2010年）的大会邀请报告。另外，陈学元博士最近在新型纳米稀土荧光标记材料方面亦取得重要进展，如利用核壳结构第一次实现了Eu3+在单分散、水溶性NaGdF4纳米晶的上转换和下转换双模荧光(Adv. Mater., 22, 3266, 2010)；提出一步法合成水溶性且表面羧基修饰的稀土掺杂BaFCl纳米晶（Nanoscale, 2, 1208, 2010）；研制出水溶性稀土GdF3多色纳米荧光标记材料，这些材料在生物荧光标记和生物成像等领域有重要的应用前景。

在重元素光物理和光化学领域，他曾在Eu3+:BaFCl微晶中发现电荷转移振动激子诱导的反常Eu3+格点位置的存在和T9 的反常荧光动力学，系统地用晶体场群链方法研究稀土激光晶体的光谱和激光性能，最早报道了NAB、NGAB和NGYAB等激光晶体的重要光谱参数，提出自混频激光空间分布模型并为实验所证实。

陈学元博士主持和承担了国家自然科学基金、科技部863和973计划、中科院知识创新工程重要方向项目和重大仪器研制项目、福建省杰出青年基金和科技计划重点、重大项目等近20项。近五年来，他已在Adv. Mater., Opt. Lett., Opt. Express, J. Phys. Chem. B&C等杂志发表SCI论文39篇，其中影响因子（IF）>8论文1篇，IF>3论文22篇。论文五年内被他引三百多次。申请国内外专利14件。基于在该领域的贡献，他还应邀在国际知名的Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths丛书和Advances in Nanotechnology; Nanotechnology: Nanofabrication, Patterning, and Self Assembly; Frontier Developments in Optics and Spectroscopy以及Nanotechnology Focus等专著中撰写了5篇专章，合著1部英文专著“Spectroscopy of Solid-State Laser and Luminescent Materials”。 目前已培养博士生4名，硕士生5名，其中1人获得2010年中科院院长优秀奖。