天津大学理学院化学系胡文平

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胡文平，天津大学理学院教授，天津市分子光电科学重点实验室主任。2003年入选科学院“百人计划”，2007年获国家杰出青年科学基金，2014年被评为教育部长江学者特聘教授，2016年任天津大学副校长。主要从事有机场效应材料与器件的研究，在国内率先开展了有机场效应晶体管的研究，在国际上率先开展了有机半导体微纳晶场效应晶体管、光控晶体管、p-n异质结、有机半导体二维晶体及有机半导体共晶的研究，建立和推动了有机半导体微纳晶电子学新领域，引领了国际高迁移率有机半导体材料的发展。发表SCI论文500余篇， 其中IF>10的150余篇，包括J. Am. Chem. Soc. (25篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (16篇)、Adv. Mater. (76篇)，Nature(1篇)等。2016年荣获国家自然科学二等奖。


胡文平 Wenping Hu
Title：Professor
Date of Birth：1970.5
Speciality：Physical Chemistry
Email：huwp@tju.edu.cn
课题组网址：http://tjmos.tju.edu.cn/huwenping/


学习与工作经历：
1993年毕业于湖南大学化学化工系
1996年在中国科学院金属研究所获得硕士学位
1999年在中国科学院化学研究所获得博士学位
1999年获日本学术振兴会（JSPS）的资助，赴日本大阪大学太阳能化学研究中心工作
2001年获德国洪堡基金的资助，赴德国斯图加特大学第一物理研究所工作
2003年4月加入日本电话电讯株式会社（NTT）
2003年9月归国，入选中国科学院"百人计划"。
2008年获"国家杰出青年科学基金"资助
2013年获科技部中青年创新领军人才资助
2014年获聘"长江学者"特聘教授
2014年任天津大学校长助理，兼任理学院院长
2016年获批国家“万人计划”领军人才
2016年任天津大学副校长
2016年任国家重大研发计划首席科学家


参加学术团体及职务：
英国皇家化学会Polymer Chemistry (IF=5.687)副主编2013.5-2016.5
德国Wiley出版社 Advanced Energy Materials (IF=16.146)国际编委2010.10-至今
德国Wiley出版社 Advanced Electronic Materials国际编委2010.10-至今
Nano Research国际编委2011.1-至今
Science China Materials国际编委2015.1-至今


代表性论文与著作：
胡文平教授主要从事有机高分子光电功能材料的研究，在新型有机高分子光电功能材料的设计合成、凝聚态结构与性能的关系，光电器件的应用等方面开展了系统研究。发表SCI论文480篇（IF>10.0的125篇）， 包括Adv. Mater. (66篇)，J. Am. Chem. Soc. (19篇)和Angew. Chem. Int. (7篇)，被SCI引用超过15,000次(H因子=64)。编有中文专著《有机场效应晶体管》一部（科学出版社，2011），英文专著《Organic Optoelectronics》、《Nanogap Electrodes》两部（Wiley出版社，2012，2014），合著《分子材料与薄膜器件》一部（化学工业出版社，2011）。


主要研究成果：
课题组深入研究了分子材料的光电性质等，取得了多项有重要意义的研究成果。分子材料的凝聚态结构决定着其性能，最终影响着材料在光电器件中的应用。如何正确评价材料、揭示其本证性能，是优化材料结构，指导进一步合成的关键，也是获取高性能分子材料的重要途径。课题组在该领域开展了开创性的研究，取得了一批突出的创新性研究成果，是该领域国际上有影响的团队之一。


荣誉和奖励：
2007，2011年中国科学院优秀导师
2008，2012年中国科学院优秀研究生指导教师
2009年全国优秀博士学位论文指导教师
2010年中国化学会－英国皇家化学会青年化学奖
2012年中国科学院朱李月华优秀教师奖
2012年中国化学会－赢创化学创新奖
2013年中国石油和化学工业联合会科技进步奖
2016年度“有机场效应晶体管基本物理化学问题” 国家自然科学二等奖(第一获奖人)

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报告题目：分子材料的晶体工程
报告人：胡文平 教授
讲座时间：2018年1月11日 19:00
讲座地点：北京大学新材料学院G栋3楼会议室

报告摘要：
自导电高分子被发现以来，分子材料得到了全世界的广泛关注。然而，分子材料的本征性能难于揭示、功能分子的理性设计富于挑战，高迁移率材料获取困难。如何克服这一挑战，推动分子电子学/有机电子学/塑料电子学的发展，是当时面临的瓶颈问题之一。这里，我们就分子材料的晶体工程研究做一个汇报，重点就材料的本征性能揭示与分析，材料的理性设计及高迁移率有机半导体材料与器件进行介绍。


报告人简介：
胡文平，天津大学教授。
中科院“百人计划”入选者；
教育部“长江学者”特聘教授；
国家杰出青年科学基金获得者；
1993年毕业于湖南大学；
1996年在中科院金属所获硕士；
1999年在中科院化学所获博士学位（导师朱道本院士、刘云圻院士）；
1999-2003年，在日本学术振兴会（JSPS）、德国洪堡基金的资助下，赴日本大阪大学、德国斯图加特大学工作；
2003年4月加入日本电话电讯株式会社；
9月入选中科院“百人计划”，回到中科院化学所工作；
2013年6月任天津大学理学院院长、校长助理；
2016年5月任天津大学副校长。

主要从事有机高分子光电功能材料与器件的研究，现发表SCI论文约500篇（IF>10.0的135篇），被SCI引用近17,000次(H因子=65)。

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天大胡文平和华中科大王成亮Chem. Soc. Rev. 综述：有机半导体晶体

自从导电聚合物被发现以来，有机半导体因为在场效应晶体管，发光二极管和光伏电池领域有巨大的应用前景而备受瞩目。相比于无机材料，有机材料不仅结构可裁剪，性能可调，同时还具备低成本，低处理温度，可溶液加工，柔性等优点。但是不同于无机半导体连续的能带结构，有机半导体的能级是分立的，电荷传输依赖于载流子从一个分子传输到另一个分子的能力，而这与分子堆积，能级和带隙息息相关。因此，探索有机半导体中结构和性能的关系，研究高性能器件的影响因素以及发展有机半导体物理学一直是有机电子学领域的研究重点。而有机半导体晶体因为分子排列长程有序，晶界少，杂志与缺陷少等优点，被认为是揭示有机半导体本征性能，探索构效关系，研究器件物理的有力工具。从上个世纪四五十年代，第一个有机半导体晶体被报道以来，经过几十年的发展，有机半导体晶体已经成为科学研究领域的热点之一。

【成果简介】

华中科技大学王成亮教授和天津大学胡文平教授（共同通讯作者）等人在Chem. Soc. Rev. 上，发表了题为” Organic semiconductor crystals” 的综述，从历史发展，有机半导体晶体的物理化学特性，晶体制备策略，光电应用及其器件物理学四个方面，就有机半导体晶体这一热点领域进行了系统的阐述。

文中，作者们首先对有机半导体晶体发展的历史过程进行了梳理，随后系统介绍了有机半导体晶体中分子堆积方式，形貌结构关系与表征，晶体缺陷，电荷传输和电子态，并对有机晶体的可控生长方法包括熔融法，气相法，溶液法，化学反应法以及半导体晶体图案化策略做了详细的总结，之后分别讨论了有机半导体晶体在有机场效应晶体管（包括基于晶体管的反相器，集成电路，光响应器件，记忆器件，传感器件），发光二极管和发光晶体管以及光伏电池应用中的物理机制和研究进展。最后，作者们对这一领域的发展方向和前景进行了展望，为有机半导体晶体走向实际应用提供了借鉴。

近年来，有机晶体生长技术，器件制备技术，仪器研究手段以及理论计算技术的不断发展为研究半导体晶体中分子堆积，结构-性能关系和电荷传输机理奠定了基石。这篇综述系统的总结了这些发展进展，着重介绍了晶体制备策略，器件优化途径，形貌、堆积、性能预测，并提出了未来可能的发展方向。一方面，目前仍然缺乏高性能的n型，异质结，双极性材料，因此制备高性能和多功能的材料对反相器，发光晶体管，有机光伏器件来说十分必要，而另一方面，生长大面积晶体和晶体图案化是将半导体晶体运用到实际应用中的前提条件，因而不断发展完善晶体生长策略也是亟待研究的方向之一。

全文链接：http://pubs.rsc.org/en/content/a ... 00490g#!divAbstract

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有机半导体晶体材料在有机光电子领域的研究进展

有机光电材料，在有机场效应晶体管（OFETs）、有机发光二极管（OLEDs）、有机太阳能电池（OPVs）、有机激光器件、有机发光晶体管（OLETs）等领域有广泛应用。有机半导体晶体材料，由于其长程有序、没有缺陷，从而成为有机光电器件与电路研究的理想材料。几年来，有关有机光电子学的研究取得了显著进展，很多材料的电荷迁移率超过了10 cm2 V-1 s-1，荧光效率也达90%。基于此，天津大学胡文平教授和中科院化学所董焕丽研究员团队总结了近年来文献报道的有机半导体晶体材料在有机光电子学方面的研究进展，并对该领域未来的研究做了预测。

对于有机光电子学研究，材料是基础。分子结构和聚集状态对光电器件的高性能起决定性作用。团队首先总结了高性能器件对材料分子结构和堆积结构的关系，列举了近年来研究者开发的高迁移率材料、高发光效率有机材料，进一步介绍了如何调控材料堆积，获得高质量晶体的工艺。

接着通过举例介绍有机晶体材料在不同种类光电器件的应用，总结了不同的器件制备工艺对器件性能的影响。最后，作者在总结了材料分子结构、堆积方式、器件工艺等对不同器件性能影响的基础上，对有机光电材料与器件的研究做出了预测。

该论文作者为：Xiaotao Zhang, Huanli Dong*, Wenping Hu*

Organic Semiconductor Single Crystals for Electronics and Photonics

Adv. Mater., 2018, 30, 1801048, DOI: 10.1002/adma.201801048

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天津大学胡文平教授和耿德超教授团队在《Advanced Materials》上发表了题为“Recent Advances in Growth of Large-Sized 2D Single Crystals on Cu Substrates”的综述文章，系统总结了近年来采用CVD方法在铜衬底上制备大尺寸二维单晶材料的最新进展。首先，文章概述了铜作为二维单晶材料生长催化剂的独特之处；然后分别展示了不同种类铜表面上石墨烯和六方氮化硼（h-BN）二维晶体的大尺寸生长。随后进一步揭示了二维单晶的生长机理，为深入研究晶体生长动力学提供了依据。最后作者也对目前二维单晶工业化大规模生产的相关问题提出了自己的独到见解，并展望了其广阔的发展前景。

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电荷转移（CT）络合物通常由富电子和缺电子的分子形成，这类分子已经在多种光电器件中显示出潜在的应用，如电容器，开关器件，太阳能电池和锂电池等。其中，CuTCNQ作为一种典型的CT络合物，它的结构、电学和光学特性充分地吸引了人们的关注。近期，天津大学胡文平教授、李立强教授、纪德洋教授及其团队与德国明斯特大学Harald Fuchs教授合作，联合在Small上发表综述文章（DOI: 10.1002/smll.202004143），对这种典型的双稳态材料—CuTCNQ近四十年来的研究成果进行了回顾。文章第一作者为天津大学分子聚集态研究院研究生郑莹爽和青年教师李洁博士。

       1979年，Potember等人首次报道了CuTCNQ的双稳态及电开关特性。此后近40年的时间里，经过科学家们不懈的探索和研究，已经制备出CuTCNQ的微/纳米结构，包括纳米管，纳米带，纳米棒，纳米线，纳米薄片和纳米锥，并制备了基于这些微/纳米结构的电学器件用来进一步了解其开关机理。此外，CuTCNQ微/纳米结构在场发射，压力传感器，电子电极材料和热电设备中也显示出巨大的应用前景。
       文章首先简要概述了CuTCNQ微/纳米结构的合成方法，重点介绍了控制CuTCNQ微/纳米结构的形态和尺寸的策略。其中通过自发电解，化学气相沉积，真空共沉积以及电化学还原的方法都可以有效地控制其微/纳结构。文章同时概述了CuTCNQ在开关和存储设备，场发射器，压力传感器，电极材料和热电器件等电学器件中的应用，证明了CuTCNQ在有机电子领域潜在的应用价值。最后，提出了该领域未来研究方向和展望。

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有机材料为自旋电子学的发展提供了广阔的前景，使分子自旋电子学成为一个具有无限生命力的领域。基于分子自旋电子学中最基本和广泛研究的垂直自旋阀器件结构，本文讨论了在该类型器件中实现可信制备与性能评估的挑战和策略。在有机自旋阀器件中，存在于铁磁电极和有机物之间的两个自旋界面极大程度上决定了整个器件的性能。探索有机体系中自旋界面的性质，对于在分子尺度上理解自旋相关机理和提高自旋电子学器件性能具有重要意义。如文中第2节所述，导致垂直结构有机自旋阀器件性能不稳定的两个因素分别为底部界面的铁磁电极退化和顶部界面的金属渗透。这种不稳定的工作状态也导致了自旋相关参数评估的困难。除了渗透导致的“死层”问题外，同时出现的多重磁电阻响应机制也会导致对自旋阀效应的误判。因此，有必要仔细区分磁电阻响应和自旋相关效应的来源。在第3节中，作者从三个方面提出了优化器件性能的可信制备策略：（1）根据器件设计需求，合理选择底部铁磁电极；（2）优选可以获得较大自旋扩散长度的有机半导体传输层；（3）通过改进制备工艺防止顶部铁磁金属电极渗透。在第4节中，我们首先阐述了有机自旋阀器件中广泛使用的评价测试手段。同时提出了可能影响有机自旋阀器件性能评估的干扰因素。最后，我们展望了基于有机材料的自旋电子器件的发展前景。

天津大学胡文平教授课题组与湖南大学田园副教授在有机自旋阀器件的制备、表征、优化、评估等方面有着丰富的研究经验。基于有机自旋阀器件，以“发现自旋界面问题(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 15644)－提出可信制备策略(ACS Nano, 2018, 12, 12657)－完善测量评估方法(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 11654)”为思路展开了系统性研究工作，形成了完整的研究体系。特别地，课题组合作开发的基于磁性转移电极技术的聚合物自旋阀制备工艺(ACS Nano, 2018, 12, 12657)已一定程度上成功实现了自旋阀器件的快速可信制备，为兼容高温敏感易损伤的大面积有机晶态膜器件制备提供了关键的参考技术方案。相关内容和可信有机自旋阀器件制备与评估的进展以“Cornerstone of molecular spintronics: strategies for reliable organic spin valves”为题目发表在Nano Research上，文章第一作者为天津大学理学院、分子光电科学重点实验室预聘教师丁帅帅博士；通讯作者为胡文平教授和田园副教授。

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近日，天津市委召开天津市科学技术奖励大会暨实施科教兴市人才强市行动部署会，由天津大学理学院胡文平教授担任第一完成人的“高性能分子光电材料与器件”项目获得2022年度天津市自然科学奖特等奖。

         二十一世纪的三大主题是信息、能源和健康，分子光电材料是具有半导体、导体甚至超导体特征的新型有机高分子材料，能实现高效光电转化和电光转化，其可分子裁剪和合成、可溶液加工、能带可调控以及本征柔性的优势，为可印刷、可折叠、可拉伸的新型电子产品开辟了道路，是换道超车、提高我国自主创新能力，打破国外知识产权壁垒，实现0®1颠覆性技术突破的重大部署，是世界各国竞逐的创新和战略高地。然而，这一领域仍然面临一些重大科学难题，如长寿命磷光材料缺乏、吸收光谱范围窄、双极性电荷传输困难、载流子迁移率低等。胡文平教授团队从分子工程出发，首次发现了光诱导室温磷光现象，获得了多个高性能长寿命室温磷光分子，提出了直接芳基化缩聚合成高迁移率共轭聚合物的思想，设计合成了当时国际最高迁移率的高分子材料。从晶体工程出发，针对单组分分子光电材料的局限性，提出了通过两种或多种分子共结晶发展新型光电晶体材料的“有机共晶”新策略，获得了国际上第一个有机共晶，为分子光电功能材料的发展提供了新思想和新策略。目前全球能生长共晶的分子体系大概有113个，胡文平教授团队报道的有37个，占比超过30%。这些原始创新成果，解决了掣肘分子光电材料与器件发展的重大科学难题，获得了国内外同行的高度评价，8篇代表论文SCI他引1484次。诺贝尔化学奖获得者J. Fraser Stoddart教授、国家自然科学一等奖获得者唐本忠院士等认为“首次发现了光刺激室温磷光现象(firstly discovered)，迁移率是文献报道的最佳值(the best in the literature)，首次实现了D-A共晶(for the first time)，有机共晶是人工的模型体系(artificial model systems)，是研究电荷分离和传输理想的模型体系(ideal model system)”。
         本项目不仅科学价值意义重大，而且社会效益显著。项目的主要完成单位为天津大学、武汉大学、中国科学院化学研究所、中国科学院长春应用化学研究所；主要完成人为胡文平、李振、朱道本、耿延候、王世荣、董焕丽、徐伟、张小涛、朱伟钢、杨杰、谢育俊、孙玲杰。