2026年7月15日，“致远十期”（2021届）工科荣誉计划毕业生林睿明作为第一作者，在顶尖学术期刊《Nature》发表了“Ammonia pressure controls colloidal metal nitride synthesis in molten salts”的研究论文。该研究首次建立了高压氨气-熔融盐通用液相合成法，成功制备了氮化钛（TiN）、氮化钒（VN）、氮化镓（GaN）等近十种金属氮化物胶体纳米晶，一举打破了该领域长达三十年的合成瓶颈。林睿明现在芝加哥大学分子工程学院攻读材料科学方向博士学位。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10801-3

金属氮化物因强共价键而具备优异的热稳定性、化学稳定性与光电特性，但这也使其合成极为困难——传统固相法和化学气相沉积法难以制备尺寸可控、可溶液分散的纳米晶，常规胶体合成则受限于有机溶剂约400℃的温度上限。林睿明所在的Dmitri V. Talapin教授团队转而采用熔融无机盐作为反应媒介，理论上可将胶体合成温度上限提升至1000℃以上；然而，常压下氨气在熔盐中溶解度极低，纳米晶极易团聚，因此成核与分散性调控仍是一大挑战。

针对这一难题，林睿明和团队引入高压氨气为关键调控变量，以熔融卤化物盐为介质、金属卤化物为前驱体，系统研究氨气压力对成核动力学、表面吸附及胶体稳定性的影响，首次证实氨气压力可有效调控纳米晶尺寸与形貌，并通过NH₂⁻表面修饰与熔盐离子层的协同作用实现防团聚突破。最终，团队一次性合成了TiN、VN、GaN、NbN、Mo₂N、Ta₃N₅、TaN、W₂N及Ti₁₋ₓVₓN固溶体等多种胶体纳米晶，并首次获得了具有光致发光特性的GaN量子点。

金属氮化物胶体纳米晶照片

对于这些胶体纳米晶的应用前景，催化可能是最有希望率先实现应用的领域。一些前过渡金属氮化物早已被证明具有优异的热催化性能，但传统合成方法往往难以精确调控颗粒尺寸和比表面积。将这些材料制备成尺寸均一的纳米晶，不仅能够显著增加表面活性位点，也为研究和调控其催化性能提供了新的可能。因此，纳米尺度很可能是这类材料发挥催化优势的理想形态。

生物医学也是一个很有潜力的应用方向。氮化钛具有良好的稳定性和生物相容性，早在几十年前就已经被用于医用植入物的表面涂层。团队进一步发现，氮化钛胶体纳米晶具有明显的局域表面等离激元共振，其吸收峰恰好位于生物组织的第一近红外透明窗口。在这一波段，光能够更有效地穿透生物组织，使这类纳米晶有望成为光热治疗等生物医学技术中的理想材料。

最具想象空间、但也需要进一步优化的方向可能是显示技术。本工作首次获得的具有光致发光特性的氮化镓（GaN）量子点，正好指向了显示领域长期未解的蓝光材料瓶颈。目前的量子点显示通常使用传统氮化镓薄膜制成的蓝光LED激发红色和绿色胶体量子点，从而实现彩色显示。产业界一直希望进一步用量子点取代蓝光 LED，最终实现红、绿、蓝三种颜色全部由量子点产生，但稳定、高效的蓝光量子点一直比较难实现。氮化镓以及它与氮化铟形成的合金氮化铟镓（InGaN）本身就是重要的蓝光发光材料。如果能够将它们进一步发展成高质量、高发光效率的胶体量子点，未来有望成为全量子点显示中的蓝色光源。

林睿明2017年进入上海交通大学材料科学与工程学院（国际化试点班），并入选“致远工科荣誉计划”。大学期间，他加入了邓涛/陶鹏教授的课题组，进行纳米颗粒的光热性能研究。同时林睿明在邓涛老师的指导下，借助能源材料交叉平台的支持，参加了致远学者项目，该项目激发了他在光电材料和半导体领域的浓厚兴趣，并为其博士阶段的研究打下了坚实的基础。回顾大学生活，他坦言自己学会了平和处事、持续努力和合理规划，而如今正以扎实的科研成果，一步步将所学所感付诸实践。