陳學元

男， 中國科學院福建物質(zhì)結構研究所， 教授/研究員/教授級高工或同等級別

學習/工作經(jīng)歷

1988.9-1993.7 中國科學技術大學材料科學與工程系 材料化學 理學學士
1993.9-1998.6 中國科學院福建物質(zhì)結構研究所 物理化學 理學博士
1998.7-2001.8 中國科學院福建物質(zhì)結構研究所 助研、副研究員
2001.8-2005.1 美國能源部阿貢國家實驗室化學部 博士后/研究助理
2005.1-2016.8 中國科學院福建物質(zhì)結構研究所 課題組長/研究員
2016.8-至今 中科院福建物質(zhì)結構研究所/海西研究院 材料工程所副所長、中科院功能納米結構設計與組裝重點實驗室主任

研究領域和興趣

發(fā)光材料尤其是稀土等無機發(fā)光材料的控制合成、電子結構、光學性能及應用

主要業(yè)績

陳學元，國家杰青獲得者，入選科技部中青年科技創(chuàng)新領軍人才，國家"萬人計劃"科技創(chuàng)新領軍人才和國家百千萬人才工程，擔任發(fā)光學領域國際知名期刊Journal of Luminescence主編。致力于發(fā)光納米生物標記材料研究，在無機發(fā)光材料電子結構、光學性能及應用取得重要進展，例如，在國際上率先研制基于稀土氟化物和氧化物納米探針的新一代熒光生物標記材料，并成功用于生物分子尤其是腫瘤標志物的異相和均相檢測。近三年已在美國化學會志、德國應用化學、自然-通訊等發(fā)表SCI論文66篇，其中影響因子>11的22篇，3篇入選ESI化學和材料領域高被引論文，論文近三年他引5300次（H指數(shù) 57）。入選愛思唯爾化學領域中國高被引學者榜單（2018，2019），英國皇家化學會綜合化學領域Top 1%高被引中國作者榜單（2017）和《德國應用化學》Author Profile人物專欄。申請國內(nèi)外發(fā)明專利35項（授權14項）。系列研究成果入選 "中國稀土十大科技新聞"（2018，2019），獲中科院上海分院首屆"身邊優(yōu)秀榜樣"先進工作者（2019），2018年度中國稀土科學技術獎一等獎（基礎研究類，第一完成人），2017年度福建省自然科學獎二等獎。根據(jù)科睿唯安文獻檢索報告，近十年（2010年至今），按"第一作者+通訊作者"發(fā)文數(shù)排序，陳學元團隊在"發(fā)光納米生物標記材料及應用"研究領域的SCI論文數(shù)量排名國際第一。

陳學元致力于發(fā)光材料電子結構與性能研究，設計研制低溫高分辨激光光譜儀和上轉(zhuǎn)換量子產(chǎn)率測試儀，自主研制了綜合指標國際領先的光化學與光物理測試研究平臺，發(fā)現(xiàn)許多新穎的光學性能；依托該平臺目前已建成國際知名的固體光譜學與光物理國際研究中心，與眾多國內(nèi)外伙伴小組合作，取得許多高水平成果。近三年在無機發(fā)光材料尤其是稀土熒光標記的控制合成、電子結構、光學性能及生物應用等方面取得系列重要成果：

1、發(fā)光材料的電子結構和激發(fā)態(tài)動力學
以Eu3+為結構探針，利用變溫高分辨光譜等手段，精確指認出LiLuF4:Nd3+納米晶36條源自Nd3+的4F3/2 → 4IJ晶體場躍遷的發(fā)射譜線和20個Stark子能級位置（Adv Sci 2019）。通過電子束輻照同質(zhì)包覆，證實稀土摻雜NaLuF4納米顆粒內(nèi)核與殼層界面處存在大量晶體缺陷；利用界面缺陷調(diào)控，首次在碳膜襯底上原位構筑中空核殼結構稀土上轉(zhuǎn)換納米晶（Adv Sci 2018,入選2018年度中國稀土十大科技新聞）。

2、發(fā)光材料的光學性能設計
首創(chuàng)替位錳穩(wěn)定鈣鈦礦晶格的"內(nèi)部攻堅"策略，從鈣鈦礦內(nèi)部晶格的原子尺度不穩(wěn)定性機制入手，指出該體系中形成能過低引起的晶格失穩(wěn)，進而設計了Mn2+替位摻雜提升形成能與穩(wěn)定性的策略，解決全無機鈣鈦礦量子點熱穩(wěn)定性差的難題，并大幅提高了其激子發(fā)光效率（JACS 2017）。

提出一種輻射能量傳遞上轉(zhuǎn)換新機制，利用稀土納米晶到全無機鈣鈦礦量子點的輻射能量傳遞，實現(xiàn)CsPbX3量子點在低功率半導體激光器激發(fā)下的高效上轉(zhuǎn)換發(fā)光，并通過剪裁量子點帶隙和稀土熒光壽命，實現(xiàn)可見波段全光譜上轉(zhuǎn)換發(fā)光和超長激子熒光壽命的調(diào)控（Nat Commun 2018）。發(fā)展了一種基于CsPbX3鈣鈦礦量子點長余輝光轉(zhuǎn)換新策略，以發(fā)藍紫光的稀土長余輝粉作為光存儲材料，實現(xiàn)可見波段全光譜的高效長余輝發(fā)光，突破了傳統(tǒng)長余輝材料紅光組分不足、余輝衰減不一致、發(fā)射譜帶寬的應用瓶頸（Angew Chem 2019）。

利用簡單的反向離子交換反應制備K2TiF6:Mn4+@K2TiF6核殼結構紅色熒光粉，同時顯著提高其抗?jié)裥阅芎桶l(fā)光效率，器件雙85老化480小時流明效率保持高達89%，制備的暖白光LED色溫/顯色指數(shù)/流明效率等綜合指標為同類器件國際最高水平（Angew Chem 2019，熱點論文）。

3、發(fā)光材料的生物醫(yī)學應用
在國際上率先研制基于稀土氟化物和氧化物納米探針的新一代熒光生物標記材料，并成功用于生物分子尤其是腫瘤標志物的異相和均相檢測。建立基于稀土納米晶溶解增強的熒光免疫分析方法（DELBA），該方法比目前最靈敏的商用鑭系解離增強熒光免疫分析（DELFIA）試劑盒靈敏度提高近3個數(shù)量級，基于DELBA新型試劑盒已實現(xiàn)對人血清腫瘤標志物CEA、PSA和AFP的高靈敏特異性檢測（獲中美日等國專利授權，入選年度中國稀土十大科技新聞）。發(fā)展了基于稀土納米探針標記的循環(huán)腫瘤細胞檢測方法，利用納米粒子溶解增強發(fā)光特性實現(xiàn)信號放大，同時借助Eu離子長壽命熒光去除短壽命熒光背景的干擾，實現(xiàn)全血中循環(huán)腫瘤細胞的免富集直接檢測，其檢測限低至1 CTC/well，對不同臨床分期的乳腺癌患者進行血液CTC檢測，可實現(xiàn)93.9%陽性檢出率（Angew Chem 2019，入選2019年度中國稀土十大科技新聞），《德國應用化學》新聞專欄、Wiley主網(wǎng)和 ChemistryViews進行了專門亮點評述。

提出近紅外雙激發(fā)比率型上轉(zhuǎn)換策略實現(xiàn)細胞內(nèi)生物分子的精準檢測，利用近紅外染料IR808到Yb/Er共摻NaGdF4上轉(zhuǎn)換納米顆粒的高效能量傳遞和低背景熒光信號，實現(xiàn)對活細胞MCF-7中內(nèi)源性和外源性ClO-的精確定量分析（Adv Sci 2019）。

研制出單分散、形貌粒徑可控兼具高效近紅外二區(qū)發(fā)光的稀土摻雜CaS納米晶，藍光LED激發(fā)下實現(xiàn)對腫瘤標志物黃嘌呤的高靈敏特異性體外檢測，檢測限達32 nM（Angew Chem 2019）。發(fā)展了一種氧化石墨烯修飾稀土納米探針的探針功能化策略，獲得單分散、高效上轉(zhuǎn)換/下轉(zhuǎn)移發(fā)光的氧化石墨烯包覆稀土納米晶二元納米結構，實現(xiàn)腫瘤細胞內(nèi)納米探針實時定位追蹤和microRNA可視化成像，以及小鼠腫瘤靶向的無背景高靈敏近紅外二區(qū)發(fā)光成像（Angew Chem 2019）。

代表成果

1. Xiaorong Song, Shihua Li, Hanhan Guo, Wenwu You, Xiaoying Shang, Renfu Li, Datao Tu, Wei Zheng, Zhuo Chen, Huanghao Yang*, and Xueyuan Chen*, “Graphene Oxide Modified Lanthanide Nanoprobes for Tumor-Targeted Visible/NIR-II Luminescence Imaging”, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 18981-18986. DOI: 10.1002/anie.201909416.

2. Jianxi Ke, Shan Lu*, Xiaoying Shang, Yan Liu, Hanhan Guo, Wenwu You, Xingjun Li, Jin Xu, Renfu Li, Zhuo Chen, and Xueyuan Chen*, “A Strategy of NIR Dual-Excitation Upconversion for Ratiometric Intracellular Detection”, Adv. Sci. 2019, 6, 1901874. DOI: 10.1002/advs.201901874.

3. Hanhan Guo, Xiaorong Song*, Wen Lei, Cheng He, Wenwu You, Qingzhong Lin, Shanyong Zhou, Xueyuan Chen*, and Zhuo Chen*, "Direct Detection of Circulating Tumor Cells in Whole Blood Based on Time-Resolved Luminescent Lanthanide Nanoprobes", Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 12195-12199. DOI: 10.1002/anie.201907605. ("Enhanced Glow: Direct detection of circulating tumor cells in blood samples", highlighted in: Angew. Chem. Int. Ed. Press Release / Wiley.com Newsroom / ChemistryViews Magazine Bulletin, August 7, 2019. 入選2019年度中國稀土十大科技新聞)

4. Meiran Zhang, Wei Zheng*, Yan Liu, Ping Huang, Zhongliang Gong, Jiaojiao Wei, Yu Gao, Shanyong Zhou, Xingjun Li, and Xueyuan Chen*, “A new class of blue-LED-excited NIR-II luminescent nanoprobes based on lanthanide-doped CaS nanoparticles”, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 9556-9560. DOI: 10.1002/anie.201905040.

5. Zhongliang Gong, Wei Zheng*, Yu Gao, Ping Huang, Datao Tu, Renfu Li, Jiaojiao Wei, Wen Zhang, Yunqin Zhang, and Xueyuan Chen*, “Full-spectrum persistent luminescence tuning using all-inorganic perovskite quantum dots”, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 6943-6947. DOI: 10.1002/anie.201901045 (“Full-color persistent luminescence tuning: A marriage of perovskite quantum dots and lanthanide ions”, highlighted in Sci. China Mater. 2019, DOI: 10.1007/s40843-019-1182-0.

6. Ping Huang, Wei Zheng*, Datao Tu, Xiaoying Shang, Meiran Zhang, Renfu Li, Jin Xu, Yan Liu, and Xueyuan Chen*, “Unraveling the electronic structures of neodymium in LiLuF4 nanocrystals for ratiometric temperature sensing”, Adv. Sci. 2019, 6, 1802282. DOI: 10.1002/advs.201802282.

7. Decai Huang, Haomiao Zhu*, Zhonghua Deng, Qilin Zou, Hongyu Lu, Xiaodong Yi, Wang Guo, Canzhong Lu, and Xueyuan Chen*, “Moisture-Resistant Mn4+-Doped Core-Shell Structured Fluoride Red Phosphor Exhibiting High Luminous Efficacy for Warm White LEDs”, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 3843-3847. DOI: 10.1002/anie.201813363 (Hot paper).

8. Wei Zheng, Ping Huang, Zhongliang Gong, Datao Tu, Jin Xu, Qilin Zou, Renfu Li, Wenwu You, Jean-Claude G. Bünzli, and Xueyuan Chen*, “Near-infrared-triggered photon upconversion tuning in all-inorganic cesium lead halide perovskite quantum dots”, Nat. Commun. 2018, 9, 3462. DOI: 10.1038/s41467-018-05947-2.

9. Jin Xu, Datao Tu, Wei Zheng, Xiaoying Shang, Ping Huang, Yao Cheng*, Yuansheng Wang, and Xueyuan Chen*, “Interfacial Defects Dictated In Situ Fabrication of Yolk-Shell Upconversion Nanoparticles by Electron-Beam Irradiation”, Adv. Sci. 2018, 5, 1800766. DOI: 10.1002/advs.201800766（入選2018中國稀土十大科技新聞、中科學海西研究院年度重大科技進展）.
10. Shenghan Zou, Yongsheng Liu*, Jianhai Li, Caiping Liu, Rui Feng, Feilong Jiang, Yongxiang Li, Jizhong Song, Haibo Zeng*, Maochun Hong*, and Xueyuan Chen*, “Stabilizing Cesium Lead Halide Perovskite Lattice through Mn (II)-Substitution for Air-Stable Light-Emitting Diodes”, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 11443-11450. DOI: 10.1021/jacs.7b04000 (化學領域ESI高被引頻次論文).

*以上信息由高級會員個人更新和維護。