光子纳米材料的功能设计和机理

面向光子纳米材料的广泛应用，尤其是在生物医学领域的重要应用，我们长期致力于设计出特定波长发光效率高、特异性强的纳米尺寸的复合结构。新颖设计的基础是对纳米维度相关激发能量迁移和光子转换过程的深入理解。

利用我们实验室国际一流的光谱学研究手段（如飞秒，皮秒，纳秒分辨的泵浦探测，单光子计数探测，共聚焦显微技术，红外飞秒技术等）和材料表征手段（如SEM, TEM，NMR, MR等），我们团队在相关领域取得了一系列国际领先的研究成果

- 发表在重要的国际学术期刊上如Nature series，Chem.Rev.，Chem.Soc.Rev.，PRL，JACS，Angew.Chem.,ACS Nano等；

- 多功能光纤导管2011年获荷兰Amsterdam科学园科技创新大奖；

- 稀土上转换能量传递研究结果（Angew. Chem. Int. Ed.2018）被中国稀土学会列入2018年10大新闻。

我们是欧洲实验室/LaserLab Amsterdam的成员，与多个国家的物理、化学重要试验室保持着密切的合作关系。于此同时我们和国际上著名的医学研究机构，如莱顿大学医学院，Amsterdam医学研究中心，法国Strasbourg大学药学实验室等以及欧洲相关工业界，如Percuros，TECObiosciences等研发公司保持着密切的合作，进行研究成果的应用和转化。

研究方向之一是设计具有针对性的纳米结果，利用国际先进的稳态和各种时间尺度分辨的光谱学手段结合理论模拟研究外界条件对分子/离子内和分子/离子间的相互作用和互动过程的影响，如尺寸限域（spatial confinement）、高粘度（high viscosity）、生物环境等条件下电荷产生/复合过程，电子/质子传递，异构化和构象变化，溶剂重整，振动弛豫， 激发能量传递、光子上/下转换过程等的微观图像。生物功能化稀土非线性有机/无机纳米发光材料和结构中光子传递/转化机理和途径是我们目前研究的重点之一 （参见我们近期发表的Angew. Chem. Int. Ed.57 (2018) 3054 （封面）和 Chem. Soc. Rev.  44 (6) (2015) 1331）。

研究方向之二是设计开发生物医学功能化的光子纳米平台。典型的例子就是新颖的基于稀土发光材料的有机/无机纳米（上、下）上转换诊疗平台的设计和开发。利用核壳结构，提高光子的吸收和转换效率，设计特定波长强吸收和特定波长高发射的成像治疗多功能的纳米药物载体（参见ACS Nano 6 (5) (2012) 4054）。

研究方向之三是光面向太阳能利用的纳米光谱转换平台的设计和构建。利用光谱调制机理，设计太阳光诱导的化学反应和生物反应的纳米体系（参见Chem. Commun. 51 (65) (2015) 13008）。

招收物理，化学，材料，生物专业的研究生。

我们的研究团队分别位于中科院光机所发光学国家重点实验室和荷兰阿姆斯特丹大学范特霍夫分子科学研究所，我们的研究工作的特点之一是充分的国际合作。研究人员（包括研究生）按照相关研究活动的需要数月至数年在阿姆斯特丹或其它国家的实验室进行学习和研究工作。

除了科研工作能力外，我们对博士生的英文和国际交流的能力的培养也非常重视。大部分学生都会被安排参加数月至数年的国际合作活动以及相关的工作会议和交流，以期达到用英文流利进行交流、具有国际合作的能力的目的。

依据培养计划和工作安排，博士生毕业获得荷兰阿姆斯特丹大学或中国科学院大学的博士学位。

1980-1985 中国科技大学物理系，本科生。

1985-1988中国科学院长春物理研究所，硕士研究生。

1988-1992 比利时安特卫普大学 (University of Antwerp)，博士生。

​

1985 中国科技大学物理系理学学士。

1988 中国科学院长春物理所理学硕士。

1992 比利时安特卫普大学 (UniversityofAntwerp)PhD，

1988 - 1992比利时安特卫普大学 (University of Antwerp) 博士。

1993 - 1996阿姆斯特丹大学物理化学实验室博士后，主持建设超快光谱实验室， 从事有机（生物）分子基本物理化学过程的研究。

1997 - 任职阿姆斯特丹大学, 高级研究员，教授。

1997- 任职阿姆斯特丹大学, 高级研究员，教授。

2000– 中科院长春光机与物理所（访问）高级研究员

2005– 中科院长春光机与物理所博士生导师

社会兼职

欧洲激光实验室-LaserLab Amsterdam 成员

荷兰QuantiVision 研究所 创建成员

中国稀土学会发光专业委员会 委员

中国稀土资源利用国家重点实验室 国际顾问

东北师大“东师学者”讲座教授

苏州纳米研究所 客座研究员

稀土杂志managing editor

奖励信息

2011年获荷兰Amsterdam科学园科技创新大奖 

专利成果

Device and probe for detection of infection， 欧洲专利 

发表论文约150篇，一系列代表性工作发表在 Nature 系列，Chem.Rev.，Chem.Soc.Rev.，PRL，JACS，Angew.Chem.,ACS Nano等高水平期刊上。

节选

-    Jing Zuo, Dapeng Sun, Langping Tu, Yanni Wu, Yinghui Cao, Bin Xue, Youlin Zhang, Yulei Chang, Xiaomin Liu, Xianggui Kong, Wybren Jan Buma, Evert Jan Meijer, and Hong Zhang
Precisely tailoring upconversion dynamics via energy migration in core-shell nanostructures
Angew. Chem. Int. Ed. 130 (2018)1-6. DOI: 10.1002/anie.201711606 and 10.1002/ange.201711606 (封面), 被中国稀土学会列入中国稀土研究2018十大新闻

-    Langping Tu, Xiaomin Liu, Fei Wu, Hong Zhang
Excitation energy migration dynamics in upconversion nanomaterials
Chem. Soc. Rev.  44 (6) (2015) 1331 - 1345

-    Wieteke De Boer, Dolf Timmerman, Katerina Dohnalova, Irina Yassievich,  Hong Zhang, Wybren Jan Buma, Tom Gregorkiewicz
Red spectral shift and enhanced quantum efficiency of no-phonon emission from silicon nanocrystals
Nature Nanotechnology 5(12) (2010) 827-828

-    M. Glasbeek and H. Zhang,
Femtosecond studies of solvation and intramolecular configuration dynamics of fluorophores in liquid solution,
Chem. Rev. 104 (2004) 1929-1954.

-    J. Zuo, L.P. Tu, Q.Q. Li, Y.S. Feng, I. Que, Y.L. Zhang, X.M. Liu, B. Xue, L. J. Cruz, Y.L. Chang, H. Zhang, X.G. Kong,
Near Infrared Light Sensitive Ultraviolet–Blue Nanophotoswitch for Imaging-Guided “Off–On” Therapy,
ACS Nano  (4) (2018) 3217-3225

-    Kai Liu, Xiaomin Liu, Qinghui Zeng, Youlin Zhang, Langping Tu, Tao Liu, Xianggui Kong,Yinghui Wang, Feng Cao, Saskia A.G. Lambrechts, Maurice C.G. Aalders, and Hong Zhang,
Covalently assembled NIR nanoplatform for simultaneous fluorescence imaging and photodynamic therapy of cancer cells,
ACS Nano 6 (5) (2012) 4054 – 4062

-    Yu Wang, Kai Liu, Xiaomin Liu, Katerina Dohnalová, Tom Gregorkiewicz, Xianggui Kong, Maurice C.G. Aalders, and Hong Zhang,
Critical shell thickness for singlet oxygen generation in upconversion core/shell nanoplatform
J. Phys. Chem. Lett. 2(17) (2011) 2083-2088  

-    Yadan Ding, Fei Wu, Youlin Zhang, Xiaomin Liu, Elinore M. L. D. de Jong, Tom Gregorkiewicz, Xia Hong, Yichun Liu, Maurice C. G. Aalders, Wybren Jan Buma, and Hong Zhang
Interplay between static- and dynamic energy transfer in biofunctional upconversion nanoplatforms
J. Phys. Chem. Lett. 6 (2015) 2518-2523

-    E. Hendry, M. Koeberg, F. Wang, H. Zhang, C. de Mello Donega, D. Vanmaekelbergh and M. Bonn,
Direct Observation of Electron to Hole Energy Transfer in CdSe Quantum Dots,
Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 057408.

-    Anders Gabrielsson, František Hartl, Hong Zhang, John R. Lindsay Smith, Antonín Vlcek, Jr. and Robin N. Perutz,
Sub-picosecond charge shifting in a Rhenium-appended porphyrin assembly monitored by picosecond transient infrared spectroscopy,
J. Am. Chem. Soc. 128(13) (2006) 4253.

-    Andrew C. Benniston, Anthony Harriman, Peiyi Li, James P. Rostron, Hendrik J. van Ramesdonk, Michiel M. Groeneveld, Hong Zhang and Jan W. Verhoeven,
Charge shift and triplet state formation in the 9-mesityl-10-N-methylacridinium cation,
J. Am. Chem. Soc. 127(46) (2005) 16054-16064.

-    L. Brunsveld, H. Zhang, M. Glasbeek, J.A.J.M. Vekemans, and E.W. Meijer,
Hierarchical growth of chiral self-assembled structures in polar media,
J. Am. Chem. Soc. 122 (2000) 6175.

发表著作

节选

-    H. Zhang, L.P. Tu, X.M. Liu,
Chapter 2: Principle of luminescence upconversion and its enhancement in nanosystems,
Upconverting Nanomaterials: Perspectives, Synthesis, and Applications (eds. C. Altavilla, 2016, CRC press, Taylor & Francis group), ISBN 9781498707749, 2016, 19.

-    M. Glasbeek, H. Zhang, P. Changenet, P.Plaza, M.M. Martin, and W. Rettig,
Femtosecond studies of intramolecular bond twisting in solution,
Femtochemistry (eds. F.C. de Schryver, S. Feyter, and G. Schweitzer, Wiley-VCH GmbH, Weinheim, Germany, 2001) 417.

-    E. van Veldhoven, H. Zhang, and M. Glasbeek,
 (Sub)picosecond time-resolved fluorescence depolarization of OLED compounds Alq3, Gaq3 and Inq3,
Ultrafast Phenomena XII (eds. T. Elsaesser, S. Mukamel, M.M. Murnane, and N.F. Scherer, Chemical Physics, 2000) 482.

-    D. Marks, P. Prosposito, H. Zhang, and M. Glasbeek,
Femtosecond photoselectivi- ty in intramolecular double proton transfer in [2,2'-bipyridyl]-3,3'-diol,
Ultrafast Phenomena XI (eds. T. Elsaesser, J.G. Fujimoto, D.A. Wiersma, W. Zonth, Chemical Physics, 1998) 384.

-    H. Zhang, P. van der Meulen, A.M. Jonkman, and M. Glasbeek,
Femtosecond intramolecular charge separation in DCM,
Ultrafast Processes in Spectroscopy  (eds. O. Svelto, S. De Silvestri and G. Denardo, Plenum Press, New York, 1996)  105.

-    M. Glasbeek, A. M. Jonkman, P. van der Meulen, and H. Zhang,
Femtosecond charge transfer of DCM in polar solutions,
Fast Elementary Processes in Chemical and Biological Systems (ed. A. Tramer, AIP Press, New York, 1995) 311.

-    H. Zhang, A. M. Jonkman, P. van der Meulen, and M. Glasbeek,
Femtosecond studies of photo-excited DCM,
Ultrafast Phenomena IX (eds. P.F. Barbara, W.H. Knox, G.A. Mourou, A. H. Zewail, Chemical Physics, 1994) 93.

科研项目

- Immunotherapy Approaches To Improving Cancer Outcome and Quality of Life (QOL)， 欧盟地平线H2020-MSCA-RISE-2017

- Image-Guided Surgery (IGS) and Personalised Postoperative Immuno-therapy To Improving Cancer Outcome，欧盟地平线European H2020-MSCA-ITN project 

- Preclinical Intraoperative Image-Guided Surgery and Postoperative Radiotherapy of Tumours      Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO), Fund New Chemical Innovations，荷兰化学创新工程

-  荷兰皇家科学院与中国科学国际合作项目：发光上转换纳米材料的制备、物理性质及其在肿瘤等重大疾病早期诊断与治疗中的应用。

-  中国荷兰博士生联合培养项目Spectroscopic study on the surface properties of bio-functional nanoparticles。 

- 中国荷兰博士生联合培养项目Manipulation of nanoparticles for sensitive and highly specific detection of bacteria and malaria in blood.

- CT和上转换成像多功能纳米发光探针及其活体癌细胞鉴别研究，中国自然科学基金。

参与会议

~80次

节选

Upconversion Nanoplatforms in Cancer Theranostics

4th International Conference Current Trends in Cancer Theranostics - CTCT-2018

July 1-5, 2018, TonyResort, Lithuania (keynote)

Near infrared light induced visible emission in inorganic nanostructures,

28th International Conference on Photochemistry 16 – 21 July 2017, Strasbourg, France (keynote)

Precisely tailoring the UC luminescence traces in nanostructure,

Second Assembly of The European Upconversion Network “CM1403” 29–30 June 2017, Aveiro, Portugal (invited)

Luminescence Upconversion Mechanism in Spatially Confined Systems: Revisit and Application,

ISRERU-4 & ISFM-7 (The 4th International Symposium on Rare Earth Resource Utilization and The 7th International Symposium on Functional Materials), 16-19 August, 2016, Changchun China.(keynote)

Energy Migration Upconversion in Spatially Separated Doping Nanostructures,

19^th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids (DPC’16), 17-22 July, 2016, Paris, France (keynote).

Photostable organic photosynthesis employing near infrared nanotransducer,

The 3rd International Workshop on Persistent and Photostimulable Phosphors,  Arlington/Dallas on November 9-13, 2015.(invited)

Near Infrared Nanobiosensor
Conference “CARDIAC GROWTH & REGENERATION - visualizing the future” 22-26 June 2014, Viterbo, Italy (invited)

Excitation Energy Migration in Upconversion Nanoplatforms: Role of the Shell   
18^th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids (DPC’13), 4-9 August, 2013, Fuzhou, China (invited)

Construction of a photon-switchable nanoplatform for the diagnosis and therapy of cancer based on luminescence upconversion,
8th International Symposium on Photodynamic Therapy and Photodiagnosis in Clinical Practice, 6-9 October 2010, Brixen/Bressanone (South Tyrol, Italy) (invited)

Shell-dependent hole transport in highly luminescent CdSe-core CdS/ZnCdS/ZnS multishell nanocrystals,
15th International Conference on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter (ICL08) Lyon, France 7-11 July 2008 (keynote)

Charge and energy transfer dynamics between nanoparticles and organic surrounding,
15th International Symposium on Bioluminescence & Chemiluminescence, (Shanghai, China), 13-17 May, 2008 (invited)

Femtosecond Spectroscopic Studies of Photoinduced Charge Transfer in MDMO-PPV:ZnO Hybrid Bulk Heterojunctions,
14th International Conference on Luminescence (Beijing, China), Jul. 25-29, 2005.(invited)

Femtosecond Transient Absorption and Fluorescence Up-conversion Studies of the S2 State of Benzopyranthione in Hydrocarbons.
Femtochemistry VI, (Paris, France) July 6-10 (2003).

Femtosecond studies of charge separation in the fluorescent state of DCM,
Ultrafast Phenomena IX, Dana Point (CA, USA), May 2-6, 1994

Exciton dynamics in GaAs/AlGaAs MQW investigated by induced reflection, luminescence and transparency measurements,
International Dynamical Physics Conference, August 28-31, 1991, Leiden, Netherlands.

A new phenomenon on the spectra of high Tc superconductor Y-Be-RE-Cu-O,
3^rd Asia-Pacific Physics Conference, June 19-24 1988, Hong Kong.
  

项目协作单位

-    Leiden University Medical Center

-    Amsterdam Medical Center

-    Strasburg University, France

-    University of Wroclaw, Poland

-    Percuros B.V.

-    TECObiosciences B.V.

已毕业博士生 35人， 其中13人获得荷兰阿姆斯特丹大学博士学位，22人获中国科学院大学博士学位。