高以华的成就

2002年2月7日,Nature415,599(2002)发表了高以华的工作:在国际上首次研究了纳米级液体物质的膨胀性质,用Ga填充碳纳米管,研制出世界上“最小温度计”。2005年9月30日,高一华和他的两位领导Yoshio Bando教授(组长)和DmitriGolberg教授(副组长)获得第16届国际知名的日本筑波礼【来自1973】在新闻发布会上,2000年诺贝尔化学奖获得者江崎玲于奈教授和白川英树教授陪同三位筑波礼获得者合影】。

高一华还取得了如下一系列代表性成果。

结合热平衡、力平衡、电平衡等基本物理原理和概念,发现了二氧化硅包覆微球壳与纳米管复合结构中Ga微球的一种新的异常大膨胀效应——电液膨胀效应[APPL. PHYS. LETT.99,083112(2011)]。

采用简单的化学气相沉积方法在P型GaN衬底上制备了GaxZn1-xO纳米线阵列,形成了GaxZn1-xO纳米线/p型GaN衬底LED器件,实现了带隙的减小。基于界面电子-空穴对的复合,电致发光波长在可见光区从ZnO的紫外波长382 nm红移到~100nm到480nm,解决了现有ZnO掺杂带调节波长过窄(只有50nm)的问题[激光光子学Rev.8,429–435(2014)]。通过调节P掺杂ZnO纳米阵列Sb的能带,获得了无紫外发射的白光LED,解决了现有GaN基白光LED只能依靠荧光粉调节来发射白光的问题[adv. funct。脱线。doi:10.1002/adfm . 201404316】。

研究了编织型能量器件的光电转换。基于用简单的方法提高电子的传输效率和光子的捕获效率以实现高转换效率的编织太阳能电池的重要性,采用一步水热法在直径为0.5mm的Ti丝的主干上生长出树干状的TiO 2纳米线和密集的TiO 2纳米分支,克服了现有研究步骤复杂的缺点,简单地构建了长距离的电子传输通道,提高了光吸收的大比表面积。研制出转换效率为6.32%的纤维染料敏化太阳能电池[Sci。代表4,4420(2014)]。

太阳能储能的前期研究工作——高性能固态柔性超级电容器的研究:用于驱动微型器件的聚吡咯-二氧化锰-微米碳纤维复合结构固态柔性超级电容器的研究[体积电容密度69.3 f/cm2,sci。Rep.3,286 (2013)],超级电容器[Adv.Mater.25,4925(2013),表面电容密度1.49F/cm2]和大容量聚吡咯-二氧化锰不对称超级电容器[纳米级6,2922 (2065438),具有用于便携式储能的分级纳米结构。由这些柔性超级电容器组成的储能单元成功驱动商用小型液晶屏、led、电机和玩具电动车。这些工作为纳米结构二氧化锰在酸性电解液中易被腐蚀提供了直接的微观证据,并给出了解决这一问题的方法。通过开发非对称电极,提高了工作电压。用有机导电材料巧妙包覆,既解决了活性物质二氧化锰的耐腐蚀问题,又增加了电子和离子在电化学过程中的传输通道,进一步提高了器件的电容性能。这些研究对有机-无机复合材料在超级电容器中的应用具有重要的参考价值。

截至目前,高一华已获得中国专利2项,美国专利2项,日本专利6项,正在申请中国专利9项。现从事纳米材料与器件的能量转换、存储和检测研究,分为三个主要方向:1、LED研究、纳米氧化物阵列的光探测研究;2.编织太阳能电池的光电转换和电能存储研究:3.金属液体填充纳米管的机电转换和热探测。