窦乐添,普渡大学化学工程系助理教授。2009-2014年,他在加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)攻读博士学位,导师是光伏领域著名的杨阳教授(h指数161);2014-2017年,他在国际顶尖纳米材料课题组做博士后,导师是杨培东教授(h指数194)。两位顶尖科学家培养出来的学生,当然是相当优秀!
窦乐添教授非常年轻,在2018年的时候获得了‘《麻省理工科技评论》年度中国科技青年称号’,当时他才32岁!他将钙钛矿相不稳定性变废为宝,应用在智能窗户上,在高温时智能窗户可以吸光发电、低温时智能窗户会透明采光,有助于节能减排。
目前,窦乐添教授才34岁,有获得了多个奖项,包括‘科睿唯安交叉学科高被引科学家(前0.1%)’、‘国际先进材料协会青年科学家奖’、‘海军研究中心青年科学家奖’等。
窦乐添教授独立开展工作大约3年,擅长跨学科发展,包括精准合成、物理表征、器件设计等。他的文章被引用次数超过了1.8万次,h指数达到了43。
1. 2012年Nature Photonics,被引用1575次1。
这篇文章脑洞大开,将不同带隙的有机太阳能电池叠起来,实现了8.62%的效率,是当时最高的有机太阳能电池。
2. 2013年Nature Communications,被引用3019次2。
接上一篇文章,窦乐添教授等人继续提升叠层有机太阳能电池性能,底电池为ICBA/P3HT,顶电池为PDTP-DFBR/PCBM,叠起来后获得了认证的10.6%效率。
窦乐添教授从事有机太阳能电池多年,他顺便跨界制备出了大聚合物单晶,并证明了聚合物的聚合-解聚过程是可逆的,发表他的第一篇正刊。
4. 2015年Science,被引用915次4。
钙钛矿材料兴起后,窦乐添教授调控了二维钙钛矿的取向生长,并且通过调整层数来获得不同发射波长的钙钛矿。这篇文章也是后期窦乐添教授独立展开课题的重要基础。
5. 2016年ACS nano,被引用86次5。
上一篇Science留下了一个疑难杂症:钙钛矿样品在TEM表征时就分解了。为了解决这个问题,窦乐添教授等人通过低剂量发射电子的方法,成功地获得了超薄二维卤化钙钛矿的真实原子结构。
6. 2017年Nature Reviews Materials,被引用167次6。
经过几年的研究,窦乐添教授等人总结了新兴的2D材料,并强调这类纳米材料可能对光子应用产生深远的影响,包括可调谐激光器、固态照明、人工光合作用和新型太阳能电池。
7. 2018年Nature Materials,被引用345次7。
智能光伏窗代表了一种很有前途的绿色技术,根据热致相变进而导致变色,窦乐添等人制备出智能光伏窗户,这在建筑、汽车、信息显示等领域有良好的前景。
8. 2019年Nature Chemistry,被引用80次8。
半导体量子阱结构和超晶格是现代光电子学的关键组成部分,但很难同时实现无缺陷外延生长,同时对每一层的化学成分、层厚和带结构进行微调,以达到预期的性能。窦乐添教授等人演示了通过一个简单的溶液处理,实现了钙钛矿层与层之间的电子结构调制,进而调控光学特性。
这篇文章首次制备了二维卤化物钙钛矿外延异质结,并设计有机配体来有效抑制面内二维卤化物钙钛矿的面内离子扩散行为,进而展示出高度稳定、可调的横向外延异质结构。分子动力学模拟证实了在共轭配体存在的情况下,二维钙钛矿的异质结构的空位形成能更大。这些发现为稳定卤化物钙钛矿半导体提供思路。
10. 2021年Nature nanotechnology,被引用20次。
基于平面二维垂直异质结,这篇文章是第一个定量研究阴离子互扩散现象。有趣的是,卤化物的扩散并不遵循经典的扩散过程,他们提出了一个量化的分层扩散模型来描述二维卤化物钙钛矿中的阴离子迁移行为。
窦乐添教授成为独立PI才短短4年时间,目前已经发表了一些列重量级文章。按照年份排序,可以看到他的研究兴趣一直在交叉,真是年轻有为,名师出高徒!
1. Dou, L.; You, J.; Yang, J.; Chen, C.-C.; He, Y.; Murase, S.; Moriarty, T.; Emery, K.; Li, G.; Yang, Y., Tandem polymer solar cells featuring a spectrally matched low-bandgap polymer. Nat Photonics 2012, 6 (3), 180-185.
2. You, J.; Dou, L.; Yoshimura, K.; Kato, T.; Ohya, K.; Moriarty, T.; Emery, K.; Chen, C.-C.; Gao, J.; Li, G.; Yang, Y., A polymer tandem solar cell with 10.6% power conversion efficiency. Nat Commun 2013, 4 (1), 1446.
3. Dou, L.; Zheng, Y.; Shen, X.; Wu, G.; Fields, K.; Hsu, W.-C.; Zhou, H.; Yang, Y.; Wudl, F., Single-Crystal Linear Polymers Through Visible Light-Triggered Topochemical Quantitative Polymerization. Science 2014, 343 (6168), 272-277.
4. Dou, L.; Wong, A. B.; Yu, Y.; Lai, M.; Kornienko, N.; Eaton, S. W.; Fu, A.; Bischak, C. G.; Ma, J.; Ding, T.; Ginsberg, N. S.; Wang, L.-W.; Alivisatos, A. P.; Yang, P., Atomically thin two-dimensional organic-inorganic hybrid perovskites. Science 2015, 349 (6255), 1518-1521.
5. Yu, Y.; Zhang, D.; Kisielowski, C.; Dou, L.; Kornienko, N.; Bekenstein, Y.; Wong, A. B.; Alivisatos, A. P.; Yang, P., Atomic Resolution Imaging of Halide Perovskites. Nano Lett 2016, 16 (12), 7530-7535.
6. Ning, C.-Z.; Dou, L.; Yang, P., Bandgap engineering in semiconductor alloy nanomaterials with widely tunable compositions. Nature Reviews Materials 2017, 2 (12), 17070.
7. Lin, J.; Lai, M.; Dou, L.; Kley, C. S.; Chen, H.; Peng, F.; Sun, J.; Lu, D.; Hawks, S. A.; Xie, C.; Cui, F.; Alivisatos, A. P.; Limmer, D. T.; Yang, P., Thermochromic halide perovskite solar cells. Nature Materials 2018, 17 (3), 261-267.
8. Gao, Y.; Shi, E.; Deng, S.; Shiring, S. B.; Snaider, J. M.; Liang, C.; Yuan, B.; Song, R.; Janke, S. M.; Liebman-Peláez, A.; Yoo, P.; Zeller, M.; Boudouris, B. W.; Liao, P.; Zhu, C.; Blum, V.; Yu, Y.; Savoie, B. M.; Huang, L.; Dou, L., Molecular engineering of organic–inorganic hybrid perovskites quantum wells. Nature Chemistry 2019, 11 (12), 1151-1157.
9. Shi, E.; Yuan, B.; Shiring, S. B.; Gao, Y.; Akriti; Guo, Y.; Su, C.; Lai, M.; Yang, P.; Kong, J.; Savoie, B. M.; Yu, Y.; Dou, L., Two-dimensional halide perovskite lateral epitaxial heterostructures. Nature 2020, 580 (7805), 614-620.
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