陈学元

中国科学院福建物质结构研究所研究员

陈学元，男，籍贯福建建瓯，博士，中国科学院福建物质结构研究所研究员，博士生导师。

个人经历

Nature Photonics, Nature Commun., J. Am.Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等刊物发表SCI论文140多篇，被他人引用五千多次，15篇论文入选近十年化学、材料和物理领域ESI高被引频次论文（top 1%）；出版《稀土纳米发光材料：从基础到生物应用》等Springer英文专著2部，专章6篇；申请国内外发明专利34项（授权17项）。系列研究成果分别入选年度 “中国光学重要成果” （2010，2011，2013，2014）和 “中国稀土十大科技新闻”（2011，2014，2015）。

曾任第十八届国际固体激发态动力学会议（DPC’13）组委会主席，Journal of Luminescence (DPC’13专辑) Guest Editor，担任中国科学院海西研究院固态光谱学和光物理国际研究中心主任，上海科技大学特聘教授，香港教育学院名誉教授，Journal of Luminescence和Reviews in Nanoscience and Nanotechnology期刊副主编，Nano Research和Science China Materials编委，中国青年科技工作者协会材料科学专业委员会委员，中国稀土学会发光专业委员会委员，中国微米纳米技术学会第三届理事会理事，全国掺杂纳米材料发光性质、国际稀土开发与应用、全国稀土发光材料等学术会议的学术委员会委员，以及中国物理学会、OSA、ACS、RSC、NPG、IOP、Elsevier、Wiley-VCH、Springer、IEEE、AIP等80多种SCI国际刊物审稿专家。获第十届福建青年科技奖（2009），中科院上海分院第二届杰出青年科技创新人才奖（2010），第十七届运盛青年科技奖（2010），卢嘉锡优秀导师奖（2012），福建省自然科学优秀学术论文一等奖（2012，2014）。

研究方向

⒈纳米光谱和光电子学：以自主研制的高分辨激光光谱测试系统为手段，揭示纳米发光材料不同于块材的发光机理、荧光动力学和电声子相互作用；

⒉稀土纳米荧光标记材料及其生物应用：时间分辨和上转换FRET荧光标记；

⒊稀土（镧系）光物理和光化学：稀土化合物激发态动力学和能量传递

⒋太阳电池材料光电转换机理：激子复合和分离；瞬态吸收和瞬态荧光；超快激光光谱学

⒌新型光电子材料与器件：白光LED、激光和非线性光学材料。

主要学术贡献

陈学元研究小组一直致力于无机发光材料电子结构与性能研究，近五年来在稀土发光材料的控制合成、电子结构、光学性能及生物应用等方面取得了系列重要成果：

（1）发光材料的电子结构和激发态动力学

实现稀土离子在宽禁带半导体纳米晶的体相掺杂和强荧光发射，TiO2:Er纳米晶的光谱性能和局域结构的研究结果 (Small 2011, 7, 3046) 入选 “2011中国光学重要成果”。以稀土离子为结构探针，通过低温高分辨荧光光谱揭示在稀土掺杂阳离子无序分布结构的晶体中普遍存在的结晶学位置对称性破缺现象 (Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 1128) （化学领域ESI高被引频次论文）。

（2）发光材料的光学性能

利用核壳结构实现Eu在水溶性NaGdF4纳米晶的上转换和下转换双模荧光 (Adv. Mater. 2010, 22, 3266)，论文入选 “2010中国光学重要成果” 和材料领域ESI高被引频次论文；利用中红外飞秒激光激发，在π共轭分子发光材料IPPS中实现五光子泵浦上转换受激发射，同时获净转换效率高达10.4%的三光子泵浦上转换受激发射 (Nature Photonics 2013, 7, 234，入选 “2013中国光学重要成果”) ；突破常温离子交换湿化学法制备高量子产率非稀土红色荧光粉技术，实现高显指低色温暖白光LED高光效输出(Nature Commun., 2014, 5, 4312，入选 “2014中国光学重要成果”和材料领域ESI高被引频次论文)。

（3）发光材料的生物应用探索

研制基于稀土氟化物和氧化物纳米探针的新一代荧光生物标记材料，并成功用于生物分子尤其是肿瘤标志物的异相和均相检测 (Angew. Chem. Int. Ed.2011, 50, 6306; 2013, 52, 6671; 2014, 53, 1252)，其中超小ZrO2基稀土荧光生物探针的研制(JACS2012, 134, 15083)被美国C&EN和JACS Spotlights专栏评述。发展了基于KGdF4:Ln纳米探针的光/磁双模生物标记方法，实现TR-FRET生物检测和MRI成像(JACS2012, 134, 1323)。建立基于稀土纳米晶溶解增强的荧光免疫分析方法（DELBA），该方法比最灵敏的商用镧系解离增强荧光免疫分析（DELFIA）试剂盒灵敏度提高了近3个数量级(Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 12498)，并入选“2014年中国稀土十大科技新闻”。基于DELBA新型试剂盒已实现对人血清肿瘤标志物CEA、PSA和AFP的高灵敏特异性检测（Chem. Sci. 2016, 7, 2572）。9篇论文入选化学领域ESI高被引频次论文。

（4）发光材料的先进测试平台研制

设计研制低温高分辨激光光谱仪和上转换量子产率测试仪等，自主研制了综合指标国际领先的光化学与光物理测试研究平台，发现许多新颖的光学性能；依托该平台与国内外伙伴小组合作，取得许多高水平成果，并发表在Science和Nature Mater等顶级期刊。

近五年来陈学元作为通讯作者已在Nature Photonics、Nature Commun.、JACS等发表SCI论文51篇，其中SCI大类一区论文31篇，影响因子＞10论文16篇，封面/封底/卷首彩页论文12篇（1篇Chem. Soc. Rev.封面，1篇Angew. Chem. Int. Ed.热点论文/卷首彩页）。论文近五年他引4500多次，其中11篇入选近十年化学、材料、物理领域ESI高被引频次（top 1%）论文。出版《稀土纳米发光材料：从基础到生物应用》Springer专著1部，专章3篇。申请国内外发明专利33项（授权16项）。

所获荣誉

入选中国“中青年科技创新领军人才”（2014）

论文（Small2011, 7, 3046）入选福建省自然科学优秀学术论文一等奖（2014）

2013年度福建省科技创新领军人才（2014）

论文（Nat. Photonics2013, 7, 234）入选《激光与光电子学进展》杂志“2013中国光学重要成果”（2014）

卢嘉锡优秀导师奖（2012）

论文（Adv. Mater., 22, 3266, 2010）入选福建省自然科学优秀学术论文一等奖（2012）

论文（Small2011, 7, 3046）入选《激光与光电子学进展》杂志“2011中国光学重要成果”（2012）

论文（Adv. Mater.2010, 22, 3266）入选《激光与光电子学进展》杂志“2010中国光学重要成果”（2011年）

第十七届运盛青年科技奖（2010年）

中科院上海分院第二届杰出青年科技创新人才奖（2010年）

首届福建省杰出青年基金获得者（2009年）

中科院上海分院首届杰出青年科技创新人才提名奖（2008年）

新世纪百千万人才工程省级人选（2008年）

福建省第六届自然科学优秀学术论文二等奖和三等奖（2003年）

第一届全国发光学徐叙瑢优秀青年论文奖二等奖（1998年）

中科院院长奖学金优秀奖（1997年）

2022年福建省五一劳动奖章获得者

人才培养

课题组已形成了包括8名学术骨干和8名研究生在内的年轻、精干的研究团队，其中副研究员/高级工程师4人，助理研究员4人。已培养博士7名，硕士7名，指导研究生8人，其中刘永升获得中科院福建物构所优秀毕业生一等奖（2010年），中科院院长优秀奖（2010年）和卢嘉锡优秀研究生奖（2010年），入选海西研究院“春苗计划”人才专项（2012）和2013年度中国科学院青年创新促进会会员（2012）；涂大涛和刘丽琴分别获中科院福建物构所优秀毕业生二等奖（2011年）和三等奖（2009年），肖清波获得中国科协第八届博士生学术年会优秀论文奖（2010年），鞠强和涂大涛分别获得2010和2012年全国纳米发光学术会议最佳墙报奖，卢珊获得第六届全国结构化学学术会议最佳墙报奖（2012）。马恩获得英国爱丁堡仪器应用研究论文卓越奖（一等奖）（2013）；涂大涛入选2014年度中国科学院青年创新促进会会员（2014），黄萍获得中科院福建物构所优秀毕业生二等奖（2014年）以及朱李月华奖（2014）；徐金获得中科院福建物构所优秀毕业生一等奖（2016年），　此外，课题组先后有8名成员获得国家自然科学青年基金项目资助，6名成员获得了福建省青年人才基金项目资助。

代表作

（主要列举nature系列以及JACS,Angew,Chem.Soc.Rev,Advanced materials）

1. Xueyuan Chen, Yongsheng Liu, and Datao Tu, Lanthanide-Doped Luminescent Nanomaterials: From Fundamentals to Bioapplications, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014, ISBN: 978-3-642-40364-4 (eBook).

2. Yongsheng Liu, Shanyong Zhou, Zhu Zhuo, Renfu Li, Zhuo Chen, Maochun Hong*, and Xueyuan Chen*, “In-Vitro Upconverting/Downshifting Luminescent Detection of Tumor Markers Based on Eu-Activated Core-Shell-Shell Lanthanide Nanoprobes”, Chem. Sci. 2016 , DOI: 10.1039/C6SC01195K.

3. Huajun He#, En Ma#, Yuanjing Cui#, Jiancan Yu, Yu Yang, Tao Song, Chuan-De Wu, Xueyuan Chen*, Banglin Chen*, and Guodong Qian*, “Polarized three-photon-pumped laser in a single MOF microcrystal”,Nat. Commun. 2016, 7, 11087. DOI: 10.1038/NCOMMS11087.

4. Jin Xu, Shanyong Zhou, Datao Tu, Wei Zheng, Ping Huang, Renfu Li, Zhuo Chen, Mingdong Huang, and Xueyuan Chen*, “Sub-5 nm Lanthanide-Doped Lutetium Oxyfluoride Nanoprobes for Ultrasensitive Detection of Prostate Specific Antigen”, Chem. Sci. 2016, 7, 2572-2578.

5. Shan Lu, Datao Tu, Ping Hu, Jin Xu, Renfu Li, Meng Wang, Zhuo Chen, Mingdong Huang, and Xueyuan Chen*, “Multifunctional Nano-Bioprobes Based on Rattle-Structured Upconverting Luminescent Nanoparticles”, Angew. Chem. Int. Ed.2015 , 54, 7915-7919.

6. Wei Zheng, Ping Huang, Datao Tu, En Ma, Haomiao Zhu, and Xueyuan Chen*, “Lanthanide-Doped upconversion Nano-Bioprobes: Electronic Structures, Optical Properties, and Biodetection”,Chem. Soc. Rev.,44, 1379-1415 (2015) (Inside Front Cover).

7. Shanyong Zhou, Wei Zheng, Zhuo Chen, Datao Tu, Yongsheng Liu, En Ma, Renfu Li, Haomiao Zhu, Mingdong Huang*, and Xueyuan Chen*, “Dissolution-Enhanced Luminescent Bioassay Based on Inorganic Lanthanide Nanoparticles”,Angew. Chem. Int. Ed.,53, 12498-12502(2014)

8. Haomiao Zhu, Chun Che Lin, Wenqin Luo, Situan Shu, Zhuguang Liu, Yongsheng Liu, Jintao Kong, En Ma, Yongge Cao, Ru-Shi Liu*, and Xueyuan Chen*, “Highly efficient non-rare-earth red emitting phosphor for warm white light-emitting diodes”,Nat. Commun., 5, 4312 (2014).

9. Datao Tu, Wei Zheng, Yongsheng Liu, Haomiao Zhu, and Xueyuan Chen*, “Luminescent Biodetection Based on Lanthanide-Doped Inorganic Nanoprobes”,Coord.Chem. Rev., 273-274, 13-29 (2014).

10. Wei Zheng, Datao Tu, Yongsheng Liu, Wenqin Luo, En Ma, Haomiao Zhu, and Xueyuan Chen*, “Lanthanide-doped luminescent materials: electronic structures, optical properties, and bioapplications”,Sci. China Chem.(in Chinese), 44, 168-179 (2014) (Cover). 郑伟, 涂大涛, 刘永升, 罗文钦, 马恩, 朱浩淼, 陈学元*, “稀土无机发光材料: 电子结构、光学性能和生物应用”，中国科学：化学，44, 168-179 (2014) (封面).

11. Ping Huang, Wei Zheng, Shanyong Zhou, Datao Tu, Zhuo Chen, Haomiao Zhu, Renfu Li, En Ma, Mingdong Huang, and Xueyuan Chen*, “Lanthanide-Doped LiLuF4 Upconversion Nanoprobes for the Detection of Disease Biomarkers”,Angew. Chem. Int. Ed., 53, 1252-1257 (2014) (Hot paper, featured asFrontispiece).

12. Yongsheng Liu, Datao Tu, Haomiao Zhu, and Xueyuan Chen*, “Lanthanide-Doped Luminescent Nanoprobes: Controlled Synthesis, Optical Spectroscopy, and Bioapplications”,Chem. Soc. Rev.,42, 6924-6858 (2013) .

13. Wei Zheng, Shanyong Zhou, Zhuo Chen, Ping Hu, Yongsheng Liu, Datao Tu, Haomiao Zhu, Renfu Li, Mingdong Huang, and Xueyuan Chen*, “Sub-10 nm Lanthanide-Doped CaF2 Nanoprobes for Time-Resolved Luminescent Biodetection”,Angew. Chem. Int. Ed., 52, 6671-6676 (2013).

14. Datao Tu, Yongsheng Liu, Haomiao Zhu, and Xueyuan Chen*, “Optical/magnetic multimodal bioprobes based on lanthanide-doped inorganic nanocrystals”,Chem. Eur. J.,19, 5516-5527 (2013) (Invited Concept article, featured as Frontispiece).

15. Qingdong Zheng*, Haomiao Zhu, Shan-Ci Chen, Changquan Tang, En Ma, and Xueyuan Chen*,“Frequency up-converted stimulated emission by simultaneous five-photon absorption”,Nature Photonics, 7, 234–239 (2013).

16. Da-Wei Fu, Hong-Ling Cai, Yuanming Liu, Qiong Ye, Wen Zhang, Yi Zhang, Xue-Yuan Chen, Gianluca Giovannetti, Massimo Capone, Jiangyu Li*, and Ren-Gen Xiong*,“Diisopropylammonium bromide is a high-temperature molecular ferroelectric crystal”,Science,339, 425-428 (2013).

17. Datao Tu, Yongsheng Liu, Haomiao Zhu, Renfu Li, Liqin Liu, and Xueyuan Chen*,“Breakdown of Crystallographic Site Symmetry in Lanthanide-Doped NaYF4 Crystals”,Angew. Chem. Int. Ed., 52, 1128-1133 (2013)

18. Qianqian Su, Sanyang Han, Xiaoji Xie, Haomiao Zhu, Hongyu Chen, Chih-Kai Chen, Ru-Shi Liu, Xueyuan Chen, Feng Wang*, and Xiaogang Liu*, “The Effect of Surface Coating on Energy Migration-Mediated Upconversion”,J. Am. Chem. Soc., 134, 20849-20857 (2012).

19. Yongsheng Liu, Shanyong Zhou, Datao Tu, Hai Tang, Zhuo Chen, Mingdong Huang, Haomiao Zhu, En Ma, and Xueyuan Chen*, “Amine-Functionalized Lanthanide-Doped Zirconia Nanoparticles: Optical Spectroscopy, Time-Resolved FRET Biodetection and Targeted Imaging”,J. Am. Chem. Soc., 134, 15083-15090 (2012). (“Tiny, Brightly Glowing Nanoparticles Could Detect Disease Biomarkers” in: Chemical & Engineering News, September 5, 2012; “Lanthanide Biological Probe on a ZrO2 Nanoparticle Host”, highlighted in JACS Spotlights, 2012, Vol.134, No.39, 16093).

20. Huaiqing Zhao, Wei Qiang Ong, Feng Zhou, Xiao Fang, Xueyuan Chen, Sam F. Y. Li, Haibin Su, Nam-Joon Cho, and Huaqiang Zeng*, “Chiral crystallization of aromatic helical foldamers via complementarities in shape and end functionalities”,Chem. Sci., 3, 2042-2046 (2012).

21. Qiang Ju, Datao Tu, Yongsheng Liu, Renfu Li, Haomiao Zhu, Jincan Chen, Zhuo Chen, Mingdong Huang, Xueyuan Chen*, “Amine-Functionalized Lanthanide-Doped KGdF4 Nanocrystals as Potential Optical/Magnetic Multimodal Bioprobes”,J. Am. Chem. Soc., 134, 1323-1330 (2012).

22. Feng Wang, Renren Deng, Juan Wang, Qingxiao Wang, Yu Han, Haomiao Zhu, Xueyuan Chen, and Xiaogang Liu*, “Tuning Upconversion through Energy Migration in Core-Shell Nanoparticles”,Nature Mater., 10, 968-973 (2011).

23. Wenqin Luo, Chengyu Fu, Renfu Li, Yongsheng Liu, Haomiao Zhu, and Xueyuan Chen*, “Er3+ Doped Anatase TiO2 Nanocrystals: Crystal-Field Levels, Excited-State Dynamics, Upconversion and Defect Luminescence”,Small, 7, 3046-3056 (2011).

24. Datao Tu, Liqin Liu, Qiang Ju, Yongsheng Liu, Haomiao Zhu, Renfu Li and Xueyuan Chen*, “Time-Resolved FRET Biosensor Based on Amine-Functionalized Lanthanide-Doped NaYF4 Nanocrystals”,Angew. Chem. Int. Ed., 50, 6306-6310 (2011).

25. Yongsheng Liu, Datao Tu, Haomiao Zhu, Renfu Li, Wenqin Luo, and Xueyuan Chen*, “A Strategy to Achieve Efficient Dual-Mode Luminescence of Eu3+ in Lanthanides Doped Multifunctional NaGdF4 Nanocrystals”,Adv. Mater., 22, 3266- 3271 (2010).

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