2025年中国感光学会光化学暑期学校

2025年中国感光学会光化学暑期学校将于7月19日 (周六) 至7月21日 (周一) 在北京-海淀-中关村东路29号-中科院理化所举办。本次暑期学校由中国感光学会光化学与光生物专业委员会、中国感光学会青年理事会、中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室、北京师范大学化学学院理论与计算光化学教育部重点实验室、中国科学院理化技术研究所公共技术中心共同组织举办。

自2022年首届成功举办，中国感光学会光化学暑期学校已历三载，成为助力光化学领域青年学生成长的年度品牌活动。在吴骊珠院士、佟振合院士的引领和推动下，2025年第四届光化学暑期学校崭新启航！本次暑期学校，我们有幸邀请中国科学院院士、华东理工大学田禾教授领衔的国内光化学顶尖专家主讲，面对面为青年学子授业解惑。

三大核心亮点抢先看

1、顶尖专家，精品讲座

暑期学校主要面向从事光与物质相互作用研究的化学、生物、材料等方向的青年教师、研究生和博士后，聘请具有丰富教学经验的杰出科学家授课。本次暑期学校的讲授内容涵盖光功能染料设计、手性光功能材料、有机发光材料、光化学合成与生物正交光化学等研究领域的基础理论与前沿进展，每场报告预留充足答疑交流时间，激发思维火花。

2、表征技术，突破瓶颈

针对实际研究过程中的仪器技术难点，安排“实战”经验丰富的理化所公共仪器平台资深工程师团队讲解光化学研究中常用仪器的使用维护技巧、数据处理方法、应用实例和常见误区，帮助具有一定实验经验的学员解答仪器技术方面的实际困惑，解决实验“痛点”，科研技能UP！

3、青年舞台，绽放光芒

面对来自全国各地的听众，完成自己学术生涯中第一次在学术会议上的口头报告？我们为有梦想的你提供舞台！本次暑期学校将专设学员汇报展示环节，报告研究成果并深度交流，收获专家点评，评选优秀报告奖励，助力学术成长。

以下内容为GPT视角对中国感光学会光化学暑期学校相关领域的研究解读，仅供参考：

光化学研究现状

一、基础理论研究深化

超快动力学研究

飞秒/阿秒激光技术：利用超短脉冲激光（飞秒至阿秒级）捕捉光化学反应的瞬态中间体和过渡态，揭示反应路径的“分子电影”。例如，通过阿秒脉冲观测电子在分子中的超快运动，为理解光解离、异构化等过程提供新视角。

非绝热动力学模拟：结合量子化学计算与分子动力学模拟，研究光激发后电子-核耦合的非绝热过程，如系间窜越（ISC）和内转换（IC），为设计高效光催化剂提供理论指导。

光物理机制探索

单线态裂变（Singlet Fission）：研究有机半导体中单线态激子分裂为两个三线态激子的过程，旨在突破传统太阳能电池的Shockley-Queisser极限，提升光能转换效率。

上转换发光（Upconversion）：通过多光子吸收或能量传递将低能光转换为高能光，拓展太阳能光谱利用范围，应用于生物成像和光催化。

二、光催化技术突破

人工光合作用系统

模仿自然光合作用，构建基于半导体、金属有机框架（MOFs）或共价有机框架（COFs）的光催化体系，实现CO₂还原为燃料（如CO、CH₄）或水分解制氢，推动清洁能源发展。

挑战：提高光生载流子分离效率、抑制逆反应、开发低成本催化剂（如非贵金属材料）。

有机光催化

利用有机染料（如曙红Y、玫瑰红）或共轭聚合物作为光催化剂，实现C-H键活化、不对称合成等反应，具有条件温和、选择性高的优势。

进展：通过分子工程调控光催化剂的能级和电荷转移路径，提升反应效率。

三、跨学科应用拓展

光医学与生物成像

光动力疗法（PDT）：开发新型光敏剂（如金属配合物、纳米材料），通过光激发产生活性氧（ROS）杀灭癌细胞，减少对健康组织的损伤。

超分辨荧光成像：结合光控荧光探针（如光激活荧光蛋白、光切换染料），突破衍射极限，实现纳米级生物分子动态观测。

光信息存储与处理

光致变色材料：利用光诱导分子结构变化实现数据存储（如光致变色玻璃、光盘），具有高密度、长寿命的特点。

光子晶体与超表面：通过设计周期性纳米结构调控光的传播方向，应用于光学计算、传感器和隐身技术。

环境光化学

研究大气中挥发性有机物（VOCs）的光氧化反应机制，揭示雾霾形成的光化学驱动力。

开发光催化降解污染物技术（如TiO₂基材料），用于水处理和空气净化。

四、技术挑战与未来方向

核心挑战

效率提升：优化光吸收范围、电荷分离与传输效率。

稳定性增强：解决光催化剂在光照下的光腐蚀问题。

规模化应用：降低材料成本，实现工业化生产。

前沿趋势

机器学习辅助设计：通过数据驱动方法筛选高效光催化剂和反应条件。

二维材料应用：利用石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）等二维材料的独特光电性质，构建新型光催化体系。

光-热-电耦合系统：结合光催化、热催化和电催化，实现多能互补的能源转化。

五、国际研究动态

美国：重点布局人工光合作用和光催化CO₂转化，如加州大学伯克利分校的Yang Peidong团队开发了“人工树叶”系统。

欧洲：聚焦光医学和光信息存储，如德国马普研究所的Lettenmeier团队在光动力疗法领域取得突破。

中国：在光催化制氢和环境修复方面领先，如中国科学院大连化物所的李灿院士团队实现了高效太阳能水分解。

光化学研究可以应用在哪些行业或产业领域

一、能源领域

太阳能转换与存储

光伏发电：光化学研究优化了染料敏化太阳能电池（DSSC）和钙钛矿太阳能电池的光吸收层材料，通过分子设计提高光生载流子分离效率，降低能量损失。例如，卟啉类染料和量子点敏化剂的应用显著提升了电池的光电转换效率。

光催化制氢：利用半导体（如TiO₂、CdS）或金属有机框架（MOFs）作为光催化剂，通过水分解反应生成氢气。研究聚焦于拓宽光吸收范围（如引入可见光响应）、抑制逆反应（如使用助催化剂Pt或Co-Pi），以及开发非贵金属催化剂以降低成本。

CO₂光还原：模仿自然光合作用，构建人工光合系统将CO₂转化为燃料（如CO、CH₄、CH₃OH）。例如，铜基催化剂在可见光下可实现CO₂到甲醇的高选择性转化，为碳中和技术提供新路径。

光热-光电耦合系统

结合光催化与热催化，利用太阳能同时驱动化学反应和热过程，提升能源利用效率。例如，光热材料（如等离子体金属纳米颗粒）可局部加热反应体系，加速光催化CO₂还原或水分解反应。

二、环境治理领域

水处理

光催化降解污染物：TiO₂、g-C₃N₄等光催化剂在紫外或可见光下产生活性氧（·OH、·O₂⁻），分解有机污染物（如染料、农药、药物残留）和无机污染物（如Cr⁶⁺、NO₃⁻）。例如，纳米TiO₂涂层已用于工业废水处理和自清洁玻璃。

光-Fenton反应：结合光催化与Fenton试剂（H₂O₂+Fe²⁺），通过光激发产生更多·OH，提升难降解有机物的矿化效率，应用于垃圾渗滤液和印染废水处理。

空气净化

光催化氧化VOCs：利用光催化剂分解室内外空气中的挥发性有机物（如甲醛、苯系物），减少光化学烟雾和雾霾形成。例如，负载Ag或Pt的TiO₂纳米管阵列可高效降解甲醛，应用于空调滤芯和空气净化器。

NOx去除：光催化材料（如WO₃/TiO₂复合物）在光照下将NOx转化为硝酸盐，降低汽车尾气和工业废气中的氮氧化物排放。

三、医疗健康领域

光动力疗法（PDT）

通过光敏剂（如卟啉衍生物、酞菁类化合物）在特定波长光激发下产生活性氧，选择性杀灭癌细胞或病原体。例如，5-氨基酮戊酸（ALA）介导的PDT已用于皮肤癌和食管癌的临床治疗，具有微创、低毒的优势。

抗菌应用：光敏剂结合可见光可灭活耐药菌（如MRSA），用于伤口感染和医疗器械消毒。例如，亚甲蓝在红光照射下可破坏细菌生物膜，促进慢性伤口愈合。

生物成像与检测

荧光探针：光化学设计的荧光分子（如BODIPY、罗丹明衍生物）可特异性标记生物分子（如DNA、蛋白质），实现细胞内动态监测。例如，光控荧光探针用于实时追踪细胞内钙离子浓度变化。

超分辨成像：结合光激活或光切换荧光蛋白（如PA-GFP、Dronpa），突破光学衍射极限，实现纳米级生物结构解析，应用于神经科学和细胞生物学研究。

四、材料科学领域

光致变色材料

通过光诱导分子结构变化实现颜色切换，应用于智能窗户、防伪标签和光存储器件。例如，螺吡喃类化合物在紫外光下由无色变为紫色，可用于制作可擦写光存储介质。

自修复材料：光化学交联反应可修复材料裂纹，延长使用寿命。例如，光引发自由基聚合技术用于制备自修复涂层和弹性体。

光子晶体与超表面

设计周期性纳米结构调控光的传播方向，应用于光学滤波器、传感器和隐身技术。例如，金属-绝缘体-金属（MIM）超表面可实现负折射率，用于制造超透镜和光学隐身斗篷。

结构色材料：模仿蝴蝶翅膀的微观结构，通过光干涉产生色彩，替代传统染料，应用于环保型涂料和纺织品。

五、信息与电子领域

光信息存储

利用光致变色或光致荧光变化实现高密度数据存储。例如，光致变色玻璃可在紫外光下写入信息，可见光下读取，存储密度达TB/cm²级。

全息存储：通过光干涉记录三维全息图，实现并行数据读写，应用于大数据存储和安全认证。

光子计算与通信

光化学逻辑门和光控分子开关可构建光子计算机，利用光速优势提升计算效率。例如，基于光致异构化的分子开关已用于实现简单逻辑运算（如AND、OR）。

光通信器件：光化学合成的量子点可作为增益介质，提升光纤通信的信号强度和传输距离。

六、农业与食品领域

植物生长调控

光化学研究揭示了光质（波长）对植物形态建成和代谢的影响，开发出LED植物生长灯，通过精准调控红光/蓝光比例促进作物生长和品质提升。例如，蓝光可抑制植物徒长，红光促进开花结果。

光控农药释放：利用光响应材料（如偶氮苯衍生物）包裹农药，实现光照触发释放，减少环境污染和农药残留。

食品保鲜

光催化材料（如ZnO纳米颗粒）可降解食品包装内的乙烯（催熟剂），延长果蔬保鲜期。例如，负载ZnO的活性包装膜已用于草莓和番茄的储存运输。

七、工业制造领域

光固化3D打印

光化学引发的自由基聚合或阳离子聚合反应，实现液态树脂的快速固化成型，应用于精密零件制造和生物医学模型打印。例如，数字光处理（DLP）技术可打印分辨率达微米级的复杂结构。

光刻技术：极紫外光（EUV）光刻是芯片制造的核心工艺，光化学研究优化了光刻胶的敏感度和分辨率，推动7nm以下制程发展。

表面功能化

光化学接枝聚合可在材料表面引入功能性基团（如亲水性、抗菌性），提升材料性能。例如，紫外光接枝聚乙二醇（PEG）可改善医用植入物的生物相容性。

光化学领域有哪些知名研究机构或企业品牌

一、国际顶尖科研机构1. 美国

加州大学伯克利分校（UC Berkeley）

研究特色：人工光合作用、光催化CO₂转化、能源材料设计。

代表团队：Peidong Yang（杨培东）院士团队，开发了“人工树叶”系统，实现太阳能驱动的水分解制氢与CO₂还原耦合。

成果应用：与壳牌、道达尔合作推进光催化制氢技术工业化。

麻省理工学院（MIT）

研究特色：光化学动力学、超快光谱学、光控分子机器。

代表团队：Timothy M. Swager教授团队，设计光响应荧光探针用于爆炸物检测和生物成像。

技术转化：通过Spinoff公司（如C2Sense）推动光化学传感器商业化。

斯坦福大学

研究特色：光催化材料、太阳能燃料、光热治疗。

代表团队：Thomas J. Meyer教授团队，开发高效光催化水分解系统，效率突破10%。

产业合作：与丰田、LG化学联合研发下一代光伏材料。

2. 欧洲

德国马普化学能转换研究所（MPI CEC）

研究特色：人工光合作用、光催化制氢、CO₂捕获与转化。

代表团队：Walter Leitner教授团队，利用金属有机框架（MOFs）实现CO₂到甲酸的高选择性转化。

国际合作：牵头欧盟“Horizon 2020”光化学能源项目。

瑞士联邦理工学院（ETH Zurich）

研究特色：光催化纳米材料、光致变色材料、光子晶体。

代表团队：Gretchen A. Ozin教授团队，开发基于TiO₂的光催化涂料，用于建筑自清洁和空气净化。

企业合作：与BASF、Clariant共建光催化材料联合实验室。

英国剑桥大学

研究特色：有机光催化、光动力疗法、超分辨成像。

代表团队：James R. Durrant教授团队，设计新型有机染料敏化剂，提升太阳能电池效率至15%以上。

技术转化：孵化公司Eight19，开发低成本柔性光伏薄膜。

3. 亚洲

日本东京大学

研究特色：光催化水分解、量子点太阳能电池、光化学合成。

代表团队：Kazunari Domen（堂免一成）教授团队，实现Z型光催化系统，水分解效率达国际领先水平。

产业应用：与丰田合作开发光催化制氢加氢站。

韩国科学技术院（KAIST）

研究特色：钙钛矿太阳能电池、光催化CO₂转化、光致发光材料。

代表团队：Byunghong Lee教授团队，通过界面工程将钙钛矿电池效率提升至26%以上。

企业合作：与LG、三星共建新能源材料研发中心。

中国科学院大连化学物理研究所

研究特色：光催化制氢、太阳能燃料、光化学合成。

代表团队：李灿院士团队，开发“液态阳光”技术，实现CO₂加氢制甲醇规模化生产。

产业转化：与中石化合作建设全球首套千吨级光催化制氢示范装置。

二、产业领军企业1. 能源与材料领域

BASF（巴斯夫）

光化学业务：全球最大光催化材料供应商，产品应用于自清洁涂料、空气净化器和汽车尾气处理。

技术合作：与ETH Zurich、东京大学联合开发新一代光催化纳米材料。

First Solar（美国第一太阳能）

光化学业务：碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池领导者，通过光吸收层优化实现效率突破22%。

市场地位：全球大型光伏电站主要供应商，装机容量超20GW。

Merck KGaA（默克）

光化学业务：液晶材料、OLED发光层和光致变色染料全球龙头，产品用于显示面板和智能窗户。

研发重点：开发可拉伸光子晶体材料，应用于柔性电子器件。

2. 医疗与生物领域

Carl Zeiss（蔡司）

光化学业务：共聚焦显微镜、光片荧光显微镜等高端光学仪器，支持光动力疗法和超分辨成像研究。

技术突破：推出Lightsheet 7光片显微镜，实现活体生物样本的三维动态观测。

Photocure ASA（挪威光 cure公司）

光化学业务：专注光动力疗法药物研发，核心产品Hexvix®用于膀胱癌诊断和治疗。

市场表现：占据全球光动力诊断市场60%份额。

Cytiva（原GE Healthcare生命科学）

光化学业务：提供光激活荧光标记试剂和微孔板检测系统，应用于高通量药物筛选。

客户案例：支持Moderna新冠疫苗研发中的光化学检测环节。

3. 环境与工业领域

Suez（苏伊士环境）

光化学业务：光催化氧化技术用于工业废水处理，核心产品AOP（高级氧化工艺）系统可降解难降解有机物。

项目案例：为中石化镇海炼化建设光催化废水处理装置，COD去除率超90%。

Heraeus（贺利氏）

光化学业务：贵金属光催化剂（如Pt/TiO₂）和紫外灯管供应商，产品应用于汽车尾气净化和空气消毒。

技术优势：开发低铂载量催化剂，降低成本40%以上。

三、国际合作平台与联盟

Solar Fuels Initiative（太阳能燃料计划）

成员：MIT、ETH Zurich、荷兰Eindhoven理工大学等。

目标：通过光化学与电化学耦合，实现太阳能到化学燃料的直接转化。

PhotoCat Consortium（光催化联盟）

成员：BASF、Siemens、东京大学等。

重点：制定光催化材料标准，推动建筑一体化光催化技术普及。

International Society of Photosynthesis Research（ISPR，国际光合作用研究会）

作用：每三年举办全球光合作用与光化学大会，促进学术交流与产业对接。

四、新兴创新企业

Heliogen（美国）

技术：利用聚光光化学系统产生超高温（>1000℃），替代化石燃料用于工业制氢和水泥生产。

融资：获比尔·盖茨投资，估值超10亿美元。

UbiQD（美国）

技术：开发量子点光转换薄膜，将紫外光转换为红光，提升温室作物产量30%以上。

应用：已与NASA合作，为太空农业提供光化学解决方案。

DeepPhotonics（中国）

技术：基于光化学超分辨成像的病理诊断系统，分辨率达50纳米，支持癌症早期筛查。

进展：获红杉资本数亿元融资，产品进入临床试验阶段。

光化学领域有哪些招聘岗位或就业机会

一、核心岗位类型与职责1. 科研与开发岗

光化学研究员/科学家

职责：设计光化学反应体系（如光催化、光致变色、光动力疗法），优化反应条件（光波长、催化剂、溶剂），通过光谱学（紫外-可见、荧光、拉曼）和显微技术（共聚焦、超分辨）表征反应机理。

典型企业：BASF（光催化材料研发）、First Solar（薄膜太阳能电池优化）、Photocure（光动力药物开发）。

技能需求：精通光化学实验技术（如光反应器操作）、量子化学计算（DFT模拟）、专利撰写能力。

材料工程师

职责：开发光响应材料（如量子点、钙钛矿、MOFs），通过掺杂、表面修饰提升材料性能（光吸收效率、稳定性）。

典型企业：Merck（OLED发光材料）、Heraeus（贵金属光催化剂）、DeepPhotonics（量子点成像材料）。

技能需求：材料合成与表征（XRD、SEM、TEM）、工艺放大经验（如溶胶-凝胶法、气相沉积）。

2. 应用与工程岗

光化学工艺工程师

职责：将实验室光化学技术转化为工业化流程，设计反应器（如光催化管式反应器）、优化生产参数（光照强度、温度、流速），解决规模化问题（如催化剂失活、光分布不均）。

典型企业：Suez（光催化废水处理工程）、中石化（光催化制氢装置）、UbiQD（量子点薄膜量产）。

技能需求：化工过程模拟（Aspen Plus）、设备选型与维护、安全风险评估（HAZOP分析）。

光学系统工程师

职责：设计光化学实验或生产中的光学系统（如激光光源、光谱仪、光路对准），确保光能高效传输与利用。

典型企业：Carl Zeiss（显微镜光学系统）、Cytiva（高通量检测光路）、Heliogen（聚光光化学系统）。

技能需求：光学设计软件（Zemax、Code V）、激光技术、光机械集成能力。

3. 产品与市场岗

产品经理（光化学方向）

职责：定义光化学产品需求（如光催化涂料、光动力治疗仪），协调研发、生产、销售团队推动产品上市，分析市场反馈优化产品性能。

典型企业：3M（自清洁材料）、LG化学（钙钛矿光伏组件）、Photocure（膀胱癌诊断试剂）。

技能需求：市场调研能力、跨部门协作、熟悉光化学行业标准（如ISO 10677光催化性能测试）。

技术销售工程师

职责：向客户（如科研院所、工业企业）推广光化学产品（如光反应器、荧光探针），提供技术解决方案（如反应条件优化建议），收集需求反馈至研发部门。

典型企业：Thermo Fisher Scientific（光化学仪器）、Sigma-Aldrich（光敏剂试剂）、贺利氏（光催化剂）。

技能需求：技术沟通能力、客户关系管理、熟悉光化学应用场景（如环境治理、医疗诊断）。

4. 检测与认证岗

光化学分析工程师

职责：使用光谱仪、色谱仪等设备检测光化学产品性能（如光催化降解效率、量子点荧光量子产率），制定检测标准与方法。

典型机构：SGS（第三方检测）、中国计量科学研究院（光化学计量标准）、FDA（光动力药物审批）。

技能需求：仪器操作与维护、数据分析（Origin、MATLAB）、熟悉国际检测规范（如ASTM E1026光催化活性测试）。

环境监管工程师

职责：评估光化学技术（如光催化氧化VOCs）的环境影响，制定排放标准与监管政策，审核企业光化学工艺合规性。

典型机构：生态环境部（中国）、EPA（美国环保局）、欧盟EFSA（食品安全局）。

技能需求：环境科学知识、政策解读能力、光化学污染模型构建。

二、行业分布与典型企业

行业	典型企业/机构	核心岗位
能源	First Solar、中石化、Heliogen	光化学研究员、工艺工程师、系统工程师
环境治理	Suez、BASF、苏伊士环境	光催化工程师、环境分析师、项目工程师
医疗健康	Photocure、Carl Zeiss、DeepPhotonics	光动力药物研究员、光学工程师、产品经理
材料科学	Merck、3M、LG化学	材料工程师、量子点研发、技术销售
显示与照明	欧司朗、三星LED、UbiQD	光学设计师、发光材料工程师、质检员
科研服务	Thermo Fisher、Sigma-Aldrich、SGS	技术支持、检测工程师、销售代表

三、技能需求与能力模型1. 硬技能

实验技术：光反应器操作、光谱分析（紫外-可见、荧光、EPR）、材料表征（XRD、SEM、TEM）。

计算工具：量子化学软件（Gaussian、ORCA）、化工过程模拟（Aspen Plus）、光学设计（Zemax）。

工程能力：工艺放大、设备选型、安全评估（HAZOP、LOPA）。

行业标准：熟悉光催化性能测试（ISO 10677）、光伏效率认证（IEC 61215）、光动力药物审批（FDA/EMA）。

2. 软技能

跨学科协作：与化学、物理、工程团队沟通光化学反应机理与工艺需求。

问题解决：快速定位光化学实验或生产中的问题（如催化剂失活、光分布不均）。

创新思维：设计新型光化学体系（如上转换材料、单线态裂变催化剂）。

商业敏感度：理解光化学技术市场痛点（如成本、寿命、规模化难度）。

四、职业发展路径1. 学术路径

博士后→助理教授→副教授→教授

转型关键：发表高影响力论文（如Nature Chemistry、JACS）、申请国家级课题（如NSFC、ERC）、建立国际合作网络。

案例：MIT Timothy M. Swager教授通过光响应荧光探针研究，成为美国科学院院士并孵化多家科技公司。

2. 产业路径

研究员→项目经理→技术总监→CTO

转型关键：技术转化能力（如将实验室光催化制氢效率从5%提升至10%）、团队管理经验、商业洞察力。

案例：BASF光催化材料部门负责人通过与ETH Zurich合作，开发出第三代自清洁涂料，占据全球60%市场份额。

3. 跨界路径

光化学+AI：利用机器学习优化光催化剂设计（如高通量筛选MOFs结构）。

光化学+生物：开发光控基因编辑工具（如光激活CRISPR-Cas9）。

光化学+金融：在投资机构评估光化学技术商业化潜力（如钙钛矿电池投资风险分析）。

五、就业趋势与建议

新兴领域机会：

量子点显示：随着Mini/Micro LED技术普及，量子点材料工程师需求激增。

光催化制氢：全球能源转型推动光催化工艺工程师岗位增长，薪资溢价达20%-30%。

光动力医疗：癌症早筛市场扩张带动光化学分析工程师需求，临床合作经验成核心竞争力。

技能升级建议：

学习编程：掌握Python或MATLAB进行光谱数据处理与反应动力学模拟。

考取认证：获取ISO 10677光催化测试认证、六西格玛（Lean Six Sigma）工艺优化认证。

参与开源项目：如通过GitHub参与光化学模拟软件（如CP2K）开发，积累项目经验。

求职渠道：

学术岗位：Nature Jobs、学术会议（如Gordon Research Conference on Photochemistry）。

产业岗位：LinkedIn、企业官网（如BASF Career）、行业招聘会（如中国国际光伏大会）。

政府岗位：国家公务员局（环保部、科技部）、欧盟Jobs Portal（Horizon Europe项目岗）。