光学超晶格晶体可见光全固态激光器
可见光全固态激光器是当前国际上关注的热点领域，在科学研究、激光医学与医疗、工业加工、激光显示、娱乐、军事、能源、环境等领域具有广阔的应用前景。南京大学固体微结构物理国家重点实验室所研制和开发的(光学超晶格)可见光全固态激光器，是基于准位相匹配原理而建立的光学超晶格多重准位相匹配激光频率变换的理论和技术。在这一领域，由于基础研究的贡献，相关成果被科技部评为中国科学家具有代表性的研究成果；同时也因在光学超晶格全固态激光器研制与开发方面的重大突破，被评为教育部中国高等学校十大科技进展。该项目获得2006年度国家自然科学一等奖。
近几年来，相继研制出小型全固态紫外-绿、红-蓝双波长、红绿蓝三基色，红黄绿三色和红黄绿蓝四色激光器。这些成果是从基础研究到新材料设计、制备和新器件研制的研究成果，是自准晶发现以来，在非线性光学与新型激光器件中有关准晶，准周期材料的最有价值与应用前景的成果。这些成果均具有自主产权，已申请相关专利十余项。
室温磁制冷技术
室温磁制冷是一种利用铁磁性制冷工质进出磁场引起温度变化而在室温范围进行制冷的新方法。与传统的蒸汽压缩式制冷相比，它没有压缩机，不用氟里昂，循环效率高，低噪音，对大气没有污染，环境保护和节能优势十分明显。美国在2001年12月7日首先发布了他们的永磁体室温磁制冷冰箱样机研制成功的消息，这是人类经过几十年的努力而将磁制冷扩展到室温温区。与此同时，南京大学也在2001年12月研制出室温磁制冷实验样机。该样机使用的是平均1.5特斯拉的磁场，往复式气驱动，主动式磁蓄冷循环，以钆为磁制冷工质，获得了可以跟钆相比的结果，预计使用新近研究出的铁锰磷砷合金材料获得更好的效果。首次利用复合材料的高热导极大的提高制冷循环的速度，并就此申请了两项专利，都已进入PCT程序。目前正在研制旋转式室温磁制冷样机,该机器能克服普通AMR机器存在死体积的问题,进一步提高制冷效率。
质子交换膜燃料电池备用电源
目前国际上的研发重点是燃料电池汽车和燃料电池家庭电源。然而，燃料电池汽车还至今存在成本高、可靠性差、环境适应性差、续驶里程小、安全性差等缺点，所以还远远达不到商业化的需求；燃料电池电站也存在成本高、寿命短、使用成本高等缺点，也没有达到商业化的要求。
我校研制的燃料电池备用电源，可以在军事、政府、电信、银行等一些特定部门替代目前传统的铅酸蓄电池和柴油发电机，在近期内能够实现燃料电池的商业化。燃料电池排放的只有水，对环境是零污染，其产业化和应用推广会对我国的生态环境起到保护作用；燃料电池备用电源用于军事、政府机关、通信系统等领域，其可靠性和稳定性对国家安全有着重大意义；燃料电池在备用电源领域的产业化，可以带动整个燃料电池产品的应用、燃料基础设施的建设以及公众对新能源产品的认知度。
燃料电池样机
新型太阳能电池制备技术
太阳能发电技术有利于净化环境、减少污染，是人类从根本上解决能源问题的重要途径。光电化学太阳能电池的材料研究工作主要是围绕提高光电效率和稳定性进行的。由于紫外光领域只占太阳光频谱的不足5%，可见光领域的能量约占太阳能的43%，因此，为了提高太阳能转换效率，有效地利用可见光领域的光是最有效的途径之一。
我们开发成功的新型，高效，低成本的可见光响应型太阳能电池，材料费仅为非晶硅太阳能电池的十分之一。其发电原理完全不同于现在使用的硅太阳电池，以模拟植物的光合作用作为原理，也区别于现在研究的色素增感型太阳能电池，因此也叫做“光合成模拟型太阳能电池”。成功合成了在可见光领域动作的氧化物半导体光催化剂，从根本上解决了可见光响应型光电极材料。这一成果已于2001年末在《Nature》上发表，并开发出一系列新型光催化剂，在更宽的可见光领域（至600nm）有反应，已申请了多项发明专利。
该成果可解决偏远地区人民的照明用电，及电视、洗衣机、冰箱等家用电器的用电问题，还可用于偏远地区的通讯、森林防火监测等。在发达城市里，该成果可用作电动自行车和电动汽车的能源储备。
可见光响应型太阳能电池
具有储冷功能的汽车空调机
该项目克服了现有汽车空调系统的不足，提出了一种具有储冷功能的汽车空调机。该空调系统在汽车正常行驶时，能够按额定工况、额定容量向车室内供冷；当汽车高速行驶时，该空调系统能够将多余的冷量储存起来，而系统中的蒸发器仍按额定工况、额定容量向车室内供冷，其性能不受影响，压缩机吸气压力处在正常工作范围内；当汽车怠速或停止行驶时停止空调压缩机工作，启动储冷系统向车室内供冷。当汽车正常行驶、而车室内的需冷量大于空调系统额定供冷量时，可以启动储冷系统向车室内补充供冷，以弥补空调系统额定供冷量的不足，满足乘客舒适性要求。该项目已获得国家发明专利（专利号：ZL03131503.8）。
小型热管蓄能空调机
目前我国很多地方都已经用上了大型的冰蓄冷空调，但它们都是用在大型的建筑物内。而小型的、家用的蓄能空调却迟迟未出现。我校研制了一种小型蓄能空调机，提出了一种新颖的蓄能制冷循环，已获得国家发明专利授权（专利号：ZL200410041383.3）。并得到国家863计划支持。同时研制了一种空调用相变蓄能材料，其相变温度与空调工况相吻合，相变潜热较高，无过冷和相分离现象，无毒、无腐蚀性，性能稳定、重复性好。可克服水蓄冷系统蓄冷密度低和冰蓄冷系统蓄冷温度低的缺点，提高了蓄能空调系统的蓄能量和蓄能效率，减小了蓄能装置的体积和成本，改善了蓄能空调系统的经济性。可转移高峰负荷用电量50%，用户节省运行费用30%-50%。该蓄能材料已获得了国家发明专利授权（专利号：ZL200410014397.6）。
天然气直燃式小型空调机
本项目的产品是小型燃气空调机，采用独特技术实现风冷，把制冷机、锅炉及热水器的功能有机地结合起来，实现家庭制冷、采暖及热水供应的一体化。制冷与制热量为10-15千瓦（也可根据需要做成系列化），COP将达到1.0以上。从流程设计、换热及传质等几个方面着手，缩小其体积，在燃烧器方面，采用成熟技术，并加以改进，提高其效率及安全性。为适应我国的实际情况，该产品将可放置在阳台上。该项目已获得了国家发明专利授权（专利号：ZL200410065429.5）。
小型风冷燃气空调机系统循环流程图
1-高压发生器 2-低压发生器 3-风冷冷凝器 4-节流装置 5-蒸发器 6-风冷吸收器 7-溶液泵 8-热交换器 9-燃烧器 10-热水器 11、12、13、14-控制调节阀 15、16、17-热交换器盘管 18-循环泵 19-调节阀
医用不凝血高分子材料
凝血问题是阻碍人工器官发展的关键问题，我校创建了生物材料分子工程学，成功研发出具有自主知识产权的一类新型抗凝血和生相容材料，可以大大提高介入导管、腔内导管，心血管支架、人工血管、人工心脏瓣膜以及与血液接触的各种诊疗器的抗凝血和生相容性，在生物材料领域及其医用器件产业有广阔的应用前景，短期内可望形成新兴产业，具有良好的经济和社会效益。
16小时动物实验后的空白PP医用导管内表面（左）和抗凝血处后PP医用导管内表面（右）的电镜照片
尼龙6/蒙脱土纳米复合材料
该技术通过对无机矿物蒙脱土的有机化处理，解决了纳米粒子易团聚的问题，使蒙脱土粒子纳米级分散在尼龙6基材中，获得了高稳定、高性能的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料。
该材料具有优异的力学性能和耐热性，拉伸强度85～100MPa，弯曲模量3000～4500MPa，冲击强度120～200J/m，热变形温度(1.82MPa)120～150℃，密度1.15～1.18g/m3。
在电器及电动工具的外壳、汽车零部件、体育用品制造等领域有很好的应用前景。
纳米复合稀土永磁材料
永磁材料是一类重要的功能材料。己被广泛用于全球的支柱产业和其他高新技术产业中，如计算机工业、汽车工业、通讯信息产业、医疗工业、交通工业、音像工业、办公自动化与家电工业等。稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，比铁氧体、铝镍钴性能优越得多，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍，它促进了永磁器件向高性能、小型化发展。
我校开发的低成本高性能纳米复合NdFeB粘结永磁体，Nd含量少，原料成本低；合金成分范围宽，便于获得多种性能特点的材料，以满足不同的需要，实现产品的多样化。我校对纳米复合NdFeB磁体的交换耦合机制以及提高材料性能的工艺路线等进行了大量研究，（专利号：ZL200510123111.2)。
InN材料及其太阳能电池应用
南京大学通过承担国家“863”计划项目的研究，已经掌握InN材料以及高In组分InGaN材料的生长技术，研制的InN材料电子迁移率达到935cm2/v*s，达到国际先进水平。并且已经取得了InGaN太阳能电池的制备技术。申请了多项国家发明专利。该太阳能电池采用In0.3Ga0.7N的薄膜材料，电极采用MSM结构。从图中可以看出，随着外加偏压的增大，电流响应率也随之逐渐增大。该电池的光电响应率达到2100A/W（450nm，3V）。
新型非极化LED材料和器件
南京大学通过国家“863”计划支持，已经掌握一种新型非极性LED材料生长和器件制作技术。用MOCVD方法在γ-LiAlO2衬底上生长M面GaN和非极化GaN/InGaN量子阱材料。由非极化GaN/InGaN量子阱材料的室温光致发光谱可以观察到GaN/InGaN/GaN用MOCVD方法在γ-LiAlO2衬底上制备非极化GaN/InGaN LED结构材料和LED管芯，分别实现非极化GaN/InGaN LED结构材料和LED管芯的蓝色、绿色电致发光，LED结构材料的室温波长分别为363nm（FWHM：20nm）、414nm（FWHM：68nm）、519nm（FWHM：70nm）的发光峰，LED管芯的室温电致发光谱显示波长为522nm （正向偏压：10 V，电流：70 mA）的发光峰。
GaN基紫外探测器比传统Si探测器有突出的优点：（1）探测灵敏度高，（2）光谱响应分布好，特别适合可见光盲和太阳盲区的紫外辐射探测，不需要加昂贵的滤波器，（3）可通过加Al元素调整光谱响应范围，长波限可在蓝光至紫外范围内调节，（4）体积小，重量轻，（5）耐高温，耐腐蚀，抗辐照，（6）规模化生产成本将比传统紫外探测器大幅降低。国外公司已有商品GaN基紫外探测器，但价格昂贵。目前国内水平都是实验室样品，尚未见转化成产品的探测器和探测器系统整机。南京大学物理系通过国家自然科学基金以及国家“863”计划等项目支持已经开发研究的MSM和PIN型GaN基紫外光电探测器可用于紫外光功率计中代替传统的Si紫外探测器，可以减小体积，减轻重量，无需昂贵的滤波器，成本约为Si紫外探测器的十分之一至几百分之一。
相关技术已经申请专利（专利和专利申请号：ZL02112696. X，200410065181. 2，200610086105. 9，200610088286. 9）
GaN肖特基功率二极管的漏电流抑制技术研究
以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为代表的宽禁带半导体材料具有大禁带宽度、强击穿电场、高电子饱和漂移速度和良好化学稳定性等一系列材料性能优势，是研制新型功率半导体器件的热门材料。SiC肖特基功率二极管在美国已经实现产业化，但受到SiC衬底技术垄断等因素的限制，SiC肖特基功率二极管的价格非常昂贵，无法实现大范围推广。相比之下，GaN技术没有材料来源上的限制；而且，由于GaN材料普遍被生长在便宜的蓝宝石衬底上，高性能GaN功率器件有望实现低成本制备，利于向广阔的民用市场推广。基于以上原因，GaN基功率器件是当今世界范围内的研究和开发热点。
江苏省光电信息功能材料重点实验室近年来集中开展了GaN肖特基功率二极管的研制，并已取得了阶段性的进展；实现了具有低漏电流的小功率GaN肖特基二极管，目前正在推进GaN肖特基功率二极管的实用化进程。
超大规模集成电路用超低介电薄膜
随着集成电路特征尺寸的逐渐减小，超低介电常数绝缘介质材料可应用于大规模集成电路、在CPU生成中替代传统SiO2以及其他现有低介电薄膜，可十分有效地减少发热和延迟。
我校研究人员已获得低于2.0的超低介电常数的纳米孔氧化硅薄膜材料，优点显著：1、介电常数低与2.0；2、薄膜中的纳米微孔分布均匀；3、薄膜中的微孔大小尺寸可调；4、薄膜的刚性、柔性可调控； 5、薄膜电学性质稳定；6、与硅片的粘附性好。国内处于领先位置，和国外报道的相近，有较好的发展前景。（专利号：ZL200410044831.5，ZL200510037695.1)。
环氧沥青
环氧沥青是环氧树脂和沥青及固化剂按一定比例混合的多相聚合物，具有强度高、耐车辙、疲劳性能好等特点，是钢桥桥面、高等级路面、超重交通路面等路面铺装的最好材料。目前国内环氧沥青铺装材料都是从美国进口的，价格在每吨六万元人民币以上，是普通沥青价格的十到二十倍。
南京大学经过多年的研究，确定了沥青与环氧树脂及其固化剂、相容剂、促进剂、稀释剂、增强剂等的种类和含量，提高了沥青和环氧树脂之间的相容性，提高了环氧沥青材料的力学性能，增加了环氧树脂中沥青的填充量，降低了材料的成本。抗拉强度和断裂伸长率超过了国家规定的技术指标，达到了国外同类产品的技术指标。
新型能源环境材料——微孔配位聚合物
储氢技术是氢能源开发应用的关键环节。南京大学项目课题组已有经验基础上，系统研究微孔配位聚合物的形成方法，规律，结构和作为氢等战略分子的储存性能。同时对性孔配位聚合物的结构和储存性能之间的构效关系进行有益的探索。这一问题的解决不仅能探索微孔配位聚合物的微观结构和吸附性能的特定关系，而且有利于不断推进结构的设计和性能的提高。我校在高对称配体的微孔配位聚合物设计合成方面已取得国内外较为认可的进展，同时也与国内外相关科研机构建立了良好的合作关系。
纳米压印技术及相关产品
纳米压印是上世纪发明的新一代集成电路制造技术，可以在半导体硅片上获得尺寸小于10nm的结构单元。纳米压印技术的印制过程如图所示，它的工作原理是，将具有凸凹纳米结构的模板通过一定的压力，压入加热熔融的高分子薄膜内、待高分子材料冷却固化、纳米结构定型后，移去模板，然后再通过等离子刻蚀等传统的微电子加工手段把纳米结构进一步转移至半导体硅片上。
目前美国、欧洲和日本等通过采用这一技术，已经可以在8英寸硅片上加工没有缺陷、结构单元小于10nm的集成电路模型，同时这一技术已被应用于一些尖端产品的小规模设计与制造中，并成功制备出超高密度可读写存储硬盘、单电子晶体三极管、分子电子器件、光电子器件、用于生物芯片的纳米通道等。
目前一台纳米压印设备的价格在30～100万美元，NanoNex公司纳米压印材料的售价为$1000/50ml，一块4英寸的压印模板为$4000～20000，与纳米压印相关的所有技术与相关产品均为美对华禁运技术。
目前我校正在积极从事纳米压印技术的研究及其应用和推广工作。已研制了具有热压功能的纳米压印设备，并以此为基础获得了国家863专题课题“紫外光固化和热压两用纳米压印设备的研制与应用”。可自主提供目前商品化的紫外光固化、热压等纳米压印胶材料，并具备开发新型材料的能力；掌握纳米压印模板简便、可靠的复制技术。
不锈钢用高性能纳米复合涂层材料
不锈钢是国民经济发展的基本建材，已经被广泛的使用在各个领域，在国民经济中将发挥越来越重要的作用。在实际应用中，不锈钢的应用发展在很大程度上制约于其表面处理和保护技术。在各种酸，碱腐蚀以及潮湿环境的侵蚀作用下，不锈钢的表面性能受到严重的破坏。这不仅造成了安全隐患，而且还因为提前更换钢材造成极大的资源、能源浪费。因此，如何合理的使用和保护不锈钢材，防止或减弱对不锈钢材的腐蚀，延长不锈钢材的服役时间，对国民经济的可持续发展具有重要意义。
涂层保护方法既可有效保护钢板表面，又可起到装饰表面的作用，并且具有简便，廉价的效果，提升不锈钢产品的附加值。本涂料是国内首次研制的具有自主知识产权的不锈钢用高性能纳米复合涂层材料，主要以水为溶剂（无铬等重金属离子），不仅性价比高，而且无毒无污染。涂层具有表面硬度高，耐磨性能好，抗指纹，易清洗等优点，可广泛应用于洗车，电梯，家用电器，家具，厨具等行业，产业化前景广阔。
新型高表面积介孔碳材料
传统的活性碳应用广泛，其表面积很高，但孔径较小（<1.5 纳米），限制了它在许多涉及较大分子的吸附分离及催化反应中应用。南京大学拥有生产不同形态与性能的介孔碳的技术，它们的共同特征是孔道丰富，孔径大，表面积大，而且具有不同的形态，如粉末状、颗粒状、滤芯状、蜂窝状等，可以作为大分子吸附剂、催化剂载体、纳米过滤器滤芯等，有的还具有优良的导电性能，可用于电吸附脱盐、超级电容器等。
各种形态介孔碳的照片如图 ：
轻质电磁屏蔽复合材料
各种电子设备在运行时不断地向外界发射电磁波，可能产生泄密及电子元件之间的互相干扰，电磁屏蔽材料能够防止电子设备（如计算机）泄密及电子元件之间的相互干扰。我们将具有磁性的纳米金属镍颗粒铺展在膨胀石墨的纳米层上，这样的复合材料同时具备了很高的导电性与电磁性。通过调配膨胀石墨与纳米金属镍的比例，可以很好地调配复合材料的导电、导磁性，从而获得了优异的复合电磁屏蔽材料，其电磁屏蔽性能可在较宽的频率范围（300 kHz-1GHz）达到75 dB以上，达到了美国军方的优级标准。
纳米碳纤维的制备技术
南京大学经过多年研究，发展了一种纳米Ni-Cu催化剂，用于乙烯或丙烯的裂解，制备纳米碳纤维（CNF）。在90分钟的反应时间内，烯烃转化率可达80%以上，每克催化剂上可以获得150克CNF，延长反应时间，可增加CNF的产率，反应10小时，每克催化剂上生长的CNF可达700克，具有很高的催化效率。
使用本发明技术获得的CNF具有较大的长径比，纤维直径均匀，约为200纳米，表面积可达160㎡/g。
这种纳米碳纤维可用作催化剂载体，作为高分子增强材料及抗静电填料，特别地，由于其较好的导电性和机械强度，可以作为导电碳纸的筋骨，而导电碳纸是甲醇燃料电池中的关键材料之一。
高透光率光伏玻璃用纳米薄膜制备和性能研究
在高透光率光伏玻璃用薄膜的制备上，目前主流的制备技术缺点是易吸水、易擦伤。我校采用改进技术在低铁超白玻璃表面制备高透光率(透光率≥96％)光伏玻璃用纳米薄膜，克服传统技术缺点，从而增加太阳能电池用玻璃太阳光的透过率，因而提高太阳能电池的光电转化效率，发展具有自主知识产权的高透光率光伏玻璃用纳米薄膜制备技术。目前通过前期的研究，已经在实验室成功制备出高透光率(透光率≥96％)的光伏玻璃用纳米薄膜。
高活性金属镍催化剂
我校通过使用最新的介孔载体材料，制备了担载型金属镍催化剂，其特点如下：（1）有利于金属镍在载体表面的分散，（2）有利于反应物分子的扩散，（3）具有很高的金属镍活性表面，（4）由于催化剂具有很高的活性表面积，因而具有很高的催化活性，（5）提高反应的活性及选择性，（6）催化剂可以成型，即它们既可以是粉末态，用于液相加氢反应，亦可以成型，用于固定床反应器。该催化剂系列已达国际领先水平。使用本系列催化剂将能够在更加缓和的条件下进行加氢反应，提高生产能力，提高产物的选择性，有利于降低能耗，减少环境污染，降低生产成本，获得更好的经济效益。
具有NTC和CTR特性的电缆料
NTC负温度电阻效应，CTR临界电阻温度特性，是指相关样品的电阻率随着温度变化的情况。两种电缆料主要用作火灾预警用线性感温电缆。将具有这样特性的电缆敷设在需要不间断监控温度变化的场合，如高楼电缆井、大型储罐、长途输油管线等，如果这些设备或地点的某个点出现温度过度升高的现象，则电缆料的电阻率会发生明显变化，从而使得两根平行电缆之间的电容发生改变，给出一个信号，通过检测器检测该信号并变换运算，可以判断出现温度过度升高的地点并报警，从而实现远距离、不间断的火灾预警。南京大学已经成功获得NTC特性的基于PVC材料的电缆料。CTR特性的电缆料已经完成了实验室规模的测试，结果良好，目前正在进行放大试验中。相关测试结果如图：
