曹镛

曹镛 - 人物简介

曹镛（Cao Yong）,男，1941年10月生。湖南长沙人。1965年毕业于原苏联列宁格勒大学化学系高分子专业,化学学士。1979至1981年日本东京大学化学系物理化学专业进修，1987年获东京大学理学博士。1966年至1988年任职中 国科学院化学研究所(北京)，历任实习研究员、助理研究员、副研究员（1983）、研究员（1986）。1981年至1988年任中国科学院化学研究所有机固体研究室副主任。1988年获国家科委授予“有突出贡献的优秀中青年科技专家”称号。1988年至1990年美国加州大学圣巴巴拉分校高分子及有机固体研究所资深研究员。1990年至1998年美国加州圣巴巴拉UNIAX公司资深研究员。1998年至现在华南理工大学材料学院教授、博士生导师，分子光电材料及器件研究室主任。2001年被增选为中国科学院院士。自1975年起，曹镛教授开始从事有机固体，光电高分子材料及器件的研究。二十余年来，曹镛教授一直在该研究领域前沿从事创造性研究工作，取得了一系列高水平科研成果。

曹镛 - 科学生涯

多年来曹镛教授对导电聚合物的结构与性能关系进行了深入研究。在此基础上提出了“对阴离子诱导加工性(Conter-Ion Induced Processibility)这一全新的概念，并从实验上实现了使高导聚苯胺从非极性有机溶剂或通用高分子熔体中加工成高导电材料。同时还发现，通过对阴离子与溶剂及聚苯胺主链间的相互作用，可改变聚苯胺主链的链结构与构像，从而使通过这一方法加工后的聚苯胺具有比一般方法所得到的电导率高出一个数量级以上。这样，第一次实现了人们开展导电聚合物研究的最初梦想――研制出同时兼具高导电性和加工性的导电聚合物。这一研究成果目前已转让给有关公司进行商品化生产，其产品有可能在防静电材料、抗电磁波屏蔽、光电器件的透明电极等方面得到广泛应用。同时这一新的概念与方法已被很多导电聚合物研究者所采用和跟踪，并已被推广到其他导电聚合物(如聚砒咯等),成为近年来导电聚合物研究领域的一个重要方向。
近年来，曹镛教授的研究工作重心转向高分子发光材料及器件的研究，取得了一系列突破性的进展。他与物理研究人员合作，成功地用可溶性高导聚苯胺涂复在聚酯(PET)薄膜上取代ITO作为透明电极，首次在国际上实现可弯曲的大面积塑料发光二极管。通过对发光高分子材料与金属电极界面特性的研究，使器件的长期工作稳定性达到实用要求(初始光强100cd/m2时连续运转达数万小时)。提出了一种新的方法，可以在使用铝等较稳定的金属作阴极时，其电萤光效率达到甚至超过钙等低功函数金属作阴极的量子效率。同时，他们对电荧光及光荧光效率的关联提出了新的认识。按目前公认的传统的概念，电荧光量子效率不可能超过其光荧光效率的25%。曹镛教授等人最近用严密的实验表明，在一些体系中这一理论不成立。这一结果不仅有重要的科学意义，同时也有重要的实际意义。

曹镛 - 履历年表

       1965年，毕业于原苏联列宁格勒大学化学系。化学学士。
　　1979至1981年，日本东京大学化学系物理化学专业进修，
　　1987年，获日本东京大学理学博士学位。
　　1966年至1988年，任职中国科学院化学研究所。
　　1988年至1990年，美国加州大学圣巴巴拉分校高分子及有机固体研究所资深研究员。
　　1990年至1998年，美国加州圣巴巴拉UNIAX公司资深研究员。
　　1998年 华南理工大学材料学院教授, 高分子光电材料及器件研究所所长，
　　2001年当选为中国科学院院士。

曹镛 - 主讲课程及研究方向

光电高分子材料合成和表征；光电器件制备和表征；器件物理研究。具体包括发光材料及器件、太阳能电池、场发射、生物传感器、高分子光电纳米构相材料。

曹镛 - 学术成就

合成聚乙烯

与中国科学院长春应化所王佛松先生合作成功地进行了用稀土催化剂合成聚乙炔 (与此同时沈之荃先生在浙大也进行了同样的工作)。这一工作不仅在国际上首次实现稀土催化聚乙炔的合成，得到了有新的结构和形貌特色聚乙炔的品种，而且是导电聚合物研究领域在我国发端的标志。此外与其他同志合作用多种手段对聚乙炔等导电聚合物的掺杂机制进行了深入研究。
　　

聚合物研究

在国际上率先用经分离纯化后的苯胺、噻吩的齐聚物进行掺杂并研究其结构与性能的关系。将其结果与相同结构的导电聚合物进行比较从而对难于表征的高导聚合物(当时所有导电聚合物掺杂后都不溶不熔)的结构与性能关系得到比较明确的结论；对苯胺及掺杂苯胺齐聚物的电子光谱、红外光谱、核磁特性及其与电导的相关性做了全面的研究。此研究结果被众多实验室所采用。而噻吩齐聚物的工作目前已发展成一类重要的高迁移率器件材料。
　　

高分子铁磁体

与中国科学院物理所磁学国家重点实验室赵建高教授合作在国内开拓了有机及高分子铁磁体的研究领域。与传统无机铁磁材料相比，有机铁磁材料比重轻、易加工，具有重大的经济与应用前景。
　　

特性导电聚苯胺

在国防科工委支持下，首先对导电聚苯胺的微波吸收特性进行了研究，发现了一批具有优异微波吸收特性的导电聚苯胺体系并对其结构与微波吸收特性的关系进行了深入研究。在当时(1988年前)国际与国内科学及专利文献中导电聚苯胺的这一特性均未见有过报导。此研究结果获中国发明专利1项，并获中国科学院科技进步三等奖。
　　

高分子发光材料

 1994年以来,研究工作重心转向高分子发光材料及器件的研究，并取得一系列在这一领域中带突破性的进展。与物理研究人员合作成功地用可溶性高导聚苯胺涂复在聚脂(PET)薄膜上取代ITO作为透明电极，首次在国际上实现可弯曲的大面积塑料发光二极管，论文发表在NATURE上。通过对发光高分子材料与金属电极界面特性的研究，使器件的长期工作稳定性达到实用要求(初始光强100cd/m2时连续运转达2万小时以上)；提出一种新的方法,使用铝等较稳定的金属作阴极,其电萤光效率达到甚至超过钙等低功函数金属作阴极的量子效率;对电荧光及光荧光效率的关联提出了新的认识。按目前公认的传统的概念，电荧光量子效率不可能超过其光荧光效率的25%。我们已用严密的实验表明，有可能通过改变三线态与单线态之散射截面来突破这一理论极限。这一结果表明在高分子发光器件上有可能得到比目前高得多的电荧光量子效率，具有重要的科学意义和实际意义。这一研究结果发表在NATURE上后得到这一领域主要学者的认同,见文献Bredas et al, Phys. Rev. Letter, 84 (2000)131、R. Friend et al, NATURE，404（2000）481和Z.V. Vardeny et al, NATURE 409(2001)496等。
　

　高分子光电材料

1999年回国到华南理工大学工作后，筹建高分子光电材料及器件研究所，至今已建成具有国内外先进水平的材料合成及器件制备表征实验室，包含高分子材料合成和器件物理两大部分，仪器设备以进口为主，达到国际水平。该实验室已被广东省认定为广东省重点高分子材料实验室的一部分。目前承担重要研究项目有：国家自然科学基金重大项目子课题一项、科技部“973”前期基础项目1项、广东省重大创新项目一项及面上基金两项、广州市纳米专项项目1项。此外，还承担国家"十五”863重大专项 "高清晰度平板显示"和作为首席科学家之一主持“973有机/高分子电致发光材料重大基础问题研究”项目，正在全力推进有机/高分子发光材料和器件的发展，努力缩小国内与国际间的距离。已经在高分子发光器件、高分子异质结光电池、导电聚合物场致发射阴极等方面取得重大进展。最近， 在高分子发光材料与器件方面已经合成出一批高效红、绿、蓝三基色高分子发光材料，红色材料的电致发光（EL）外量子效率达到2.5%，绿色材料EL外量子效率超过5%，某些指标已经接近国际报导最高水平。器件方面已经得到7X40点阵单色字符显示屏和96X64手机用单色图像点阵显示屏。
　　

聚合物光电池

在聚合物光电池方面已研制出MEHPPV与C60的衍生物的纳米颗粒所形成的异质结光电池.并研究了用丝网印刷的方式形成大面积器件的方法. 目前高分子异质结光电池在AM1.5太阳模拟灯(78.2毫瓦/每平方厘米) 达到3%。
　　

超低发射阈值的场发射器件

发现用导电聚合纳米结构作发射阴极可以得到超低发射阈值的场发射器件。该技术有望发展成一种新型超低工作电压的显示器件。该工作已申请中国发明专利一项(导电聚合物及其共混系在场致发射阴极上的应用,申请号107634.8(2001年3月13日))
　　

个人价值

作为‘973’项目的首席科学家，曹镛院士深感自己责任重大。为了把中国的事情办好，为了赶超世界先进水平，曹院士常常忘我地工作，把全部的心身都投入到了科学研究工作中。作为一个科学家，曹镛院士认为科研成果首先应该在学术刊物上发表，并接受同行的检验和认可，而不是通过媒体进行炒作。科学家的价值在于以自己的科学研究成果为科学的进步及国民经济的发展做出实质性的贡献。

曹镛 - 代表论文

1)Structure of trans-polyacetylene prepared by rare-earth catalyst Makromol. Chem., Rapid Commun., 3(10)(1982)687-92 Cao, yong; Qian, Renyuan; Wang Fosong; Zhao, Xiaojing
　　2) Spectroscopic and electrical characterization of some aniline oligomers and polyaniline Synth. Met., 16(3)(1986)305-15 Yong Cao; Suzhen Li; Zhijiann Xue; Ding Guo
　　3) Soluble polyaniline Li, Suzhen; Cao, Yong; Xue, Zhijian Synth. Met., 20(2)(1987)141-9
　　4) Counter-ion induced processibility of conducting polyaniline and of conducting polyblends of polyaniline in bulk polymers Cao, Yong; Smith, Paul; Heeger, Alan J. Synth. Met., 48(1)(1992)91-7
　　5) Flexible light-emitting diodes made from soluble conducting polymers； Gustafsson, G.; Cao, Y.; Treacy, G. M.; Klavetter, F.; Colaneri, N.; Heeger, A. J. Nature (London), 357(6378)(1992)477-9
　　6) Improved quantum efficiency for electroluminescence in semiconducting polymers。 Y. Cao, I. D. Parker, G. Yu, C. Zhang and A.J. Heeger, Nature (London), 397(6718)(1999)414
　　7) Highly efficient electrophosphorescent devices based on conjugated polymers doped with iridium complexes Weiguo Zhu, Yueqi Mo, Min Yuan, Wei Yang, Yong Cao* Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2045
　　8) High-Efficiency,Environment-Friendly Electroluminescent Polymers with Stable High Work Function Metal as a Cathode: Green- and Yellow-Emitting Conjugated Polyfluorene Polyelectrolytes and Their Neutral Precursors Fei Huang, Lintao Hou, Hongbin Wu, Xiaohui Wang, Huilin Shen, Wei Cao, Wei Yang, Yong Cao* J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9845
　　9) Efficient electron injection from a bilayer cathode consisting of aluminum and alcohol-water-solubleconjugated polymers Wu, H. B.; Huang, F.; Mo, Y. Q.; Yang, W.; Wang, D. L.; Peng, J. B.; Cao, Y.* Adv. Mater. 2004, 16 (20): 1826
　　10) Polymer Light-Emitting Diodes with Cathodes Printed from Conducting Ag Paste Wenjin Zeng, Hongbin Wu, Chi Zhang, Fei Huang, Junbiao Peng, Wei Yang, and YongCao* Adv. Mater., 19(2007)810
　　11) High-Efficiency White-Light Emission from a Single Copolymer: Fluorescent Blue, Green, and Red Chromophores on a Conjugated Polymer Backbone** Jie Luo, Xianzhen Li, Qiong Hou, Junbiao Peng, Wei Yang, and Yong Cao* Adv. Mater., 19(2007)1113
　　12) High-performance polymer heterojunction solar cells of a polysilafluorene derivative Ergang Wang, Li Wang, Linfeng Lan, Chan Luo, Wenliu Zhuang,, Junbiao Peng, and Yong Cao* Appl. Phys. Letter, 92(2008)0333307
　　13) High-Triplet-Energy Poly(9,90-bis(2-ethylhexyl)-3,6-fluorene) as Host for Blue and Green Phosphorescent Complexes Zhonglian Wu, Yan Xiong, Jianhua Zou, Lei Wang, Jincheng Liu, Qiliang Chen, Wei Yang, Junbiao Peng, and Yong Cao* Adv. Mater. 20(2008)2359
　　14) Efficient Single Active Layer Electrophosphorescent White Polymer Light-Emitting Diodes HongbinWu, Jianhua Zou, Feng Liu, Lei Wang, Alexander Mikhailovsky, Guillermo C. Bazan*, Wei Yang, and Yong Cao* Adv. Mater. 20(2008)696

曹镛 - 代表专利

1) Processible forms of electrically conductive polyaniline, Y. Cao, P. Smith and A.J. Heeger, U.S. patent 5,232,631 (1993)
　　2) Optical quality transparent conductors, Electrically active polymer compositions P.Smith, A. J. Heeger, Y. Cao U.S. Patent, 5968416 (1999)
　　3) Electrically active polymer compositions and their use in efficient, low operating voltage, polymer light-emitting diodes with air-stable cathodes Yong Cao US patent 6284435(2001)
　　4)ultra-thin layer alkaline earth metals as stable electron-injecting cathodes for polymer light emitting diodes Yong Cao U.S. patent 6,452,218(2002)
　　5) Thin metal-oxide layer as stable electron-injecting electrode for light emitting diodes Yong Cao U.S. patent 6,563,262
　　6) High resistance polyaniline useful in high efficiency pixellated polymer electronic displays Chi Zhang, Yong Cao U.S. patent 6,866,946