郑寿添课题组在多金属氧簇基有源光波导领域取得新进展

近日，我院郑寿添课题组，在Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Silver Cluster-Mediated Polyoxotantalate 1D Molecular Heterostructure Toward Ultra-Low-Loss Active Optical Waveguides and Information Coding”的快讯文章。该研究展示了一种功能分配策略：利用具有优异发光性能的银簇作为发光单元，具有超低光传导损耗的钽多酸作为光传导单元，制备了发光可调、低光传导损耗的光波导新材料。

大数据和人工智能对高速计算和低功耗的需求不断提升，在传统电子集成电路面临物理极限时，光子材料凭借其更大的信息处理容量、更快的处理速度和更低的能耗成为助力后摩尔时代信息技术发展的潜在候选。面对硅、铌酸盐、钽酸盐等无源光波导仅能传输光信号，难以满足集成光路的多功能需求，有源光波导可同时实现光传输和信号处理，实现器件简化和光路的高度集成，是未来光集成的核心方向。其中异质结光波导有着级联信号处理，信息编辑等特点而备受关注。现有，有源光波导异质结材料存在，不同单元间兼容性差、结晶度低、波导损耗高等问题，开发新型低损耗多功能有源光波导材料是光电子领域的重要挑战。

该项研究尝试从分子结构设计出发，探究集成发光可调、传导损耗低以及可实现信息编辑的光波导材料。首先研究提出将波导的不同功能如发光和光传导进行分配到不同的分子片段中以求最大化不同单元的特性。实验结果表明，在功能分解策略指导下合成的银簇介导的多钽酸盐一维分子异质结构光波导结构，不仅保留了银簇的优异发光性能（如：刺激响应，发光可调节等），同时继承了钽酸盐的高效光传导属性，从而实现了发光与光传输功能的分离与整合。所得材料具有可调的多色发光、高偏振发射和超低的波导损耗，损耗系数低至10⁻³ dB/μm量级，且可通过局部热处理构建光学异质结，保持低损耗传输特性。该工作不仅建立了新型的银簇-多钽酸盐基低维超低损耗光波导体系，也为分子异质结构的设计和先进光通信材料的开发提供了新的思路。

福州大学化学学院师资博士后马祥与安徽大学硕士张婷蕙为论文的共同第一作者，福州大学化学学院郑寿添，李新雄，孙财教授和安徽大学蒯雁教授为论文的共同通讯作者，为本研究提供了重要的指导。这项研究工作得到了国家自然科学基金等项目的大力支持。

论文信息：“Silver Cluster-Mediated Polyoxotantalate 1D Molecular Heterostructure Toward Ultra-Low-Loss Active Optical Waveguides and Information Coding”, Xiang Ma,⁺ Tinghui Zhang,⁺ Cai Sun,* Yan Kuai,* Xin-Xiong Li,* Shou-Tian Zheng,* Angew. Chem. Int. Ed. 2026, https://doi.org/10.1002/anie.8106772.