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近日，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團(tuán)隊聯(lián)合發(fā)表2篇高水平論文，聚焦鈣鈦礦LED的效率紀(jì)錄和在有機(jī)室溫磷光（有機(jī)長余輝）等領(lǐng)域，相關(guān)成果于8月23日，分別在國際知名學(xué)術(shù)刊物《自然-通訊》《自然-材料》發(fā)表。

其中，黃維院士和南京工業(yè)大學(xué)王建浦教授、王娜娜教授團(tuán)隊設(shè)計具有氨基和羧基雙官能團(tuán)的新型添加劑分子，制備的近紅外鈣鈦礦LED器件外量子效率達(dá)到22.2%，刷新了鈣鈦礦LED的效率紀(jì)錄。

據(jù)悉，發(fā)光二極管（LED）可高效地將電能轉(zhuǎn)化為光能，被廣泛應(yīng)用于照明、平板顯示等。近年來，基于金屬鹵化物鈣鈦礦的新型LED器件性能提升迅速，效率正逐漸接近商業(yè)化的有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）。在鈣鈦礦光電器件領(lǐng)域，引入添加劑進(jìn)行缺陷鈍化是實現(xiàn)高質(zhì)量鈣鈦礦材料的有效策略，然而目前對添加劑如何誘導(dǎo)鈣鈦礦材料形成高質(zhì)量晶體尚不清晰。

針對此問題，研究團(tuán)隊通過研究鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中各組分的化學(xué)作用和薄膜生長中的晶體演化過程，發(fā)現(xiàn)含氨基官能團(tuán)添加劑可以和前驅(qū)體組分FAI形成強(qiáng)氫鍵中間體，此中間體一方面在薄膜生長初期作為前驅(qū)體-空氣界面晶體生長的模板，另一方面可以抑制前驅(qū)體溶液中的均相成核，誘導(dǎo)鈣鈦礦垂直取向生長形成低維中間相，最終在退火過程中形成結(jié)晶性高、晶界少的高取向鈣鈦礦晶體。而含羧基官能團(tuán)添加劑與鈣鈦礦前驅(qū)體組分的作用較弱，對晶體生長過程影響較小，主要起到缺陷鈍化的作用。

這一研究成果刊登在《自然-通訊》（Nature Communications）上，朱琳博士、曹慧、薛晨博士為該論文共同第一作者。此工作給出了一種添加劑篩選的普適性方法，對實現(xiàn)高性能鈣鈦礦光電器件具有重要意義。（原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-25407-8）

黃維院士和南京工業(yè)大學(xué)安眾福教授團(tuán)隊與新加坡國立大學(xué)劉小鋼教授合作，在有機(jī)室溫磷光（有機(jī)長余輝）領(lǐng)域取得重大突破。相關(guān)研究成果以題為“Confining isolated chromophores for highly efficient blue phosphorescence”在線發(fā)表在《自然-材料》（Nature Materials）上。研究團(tuán)隊創(chuàng)造性地提出了“發(fā)色團(tuán)限域”策略，構(gòu)筑了新型離子晶體磷光材料，實現(xiàn)了長壽命、高效率的藍(lán)色室溫磷光，展現(xiàn)了該類材料在信息安全、余輝顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

近年來，有機(jī)室溫磷光材料受到了廣泛關(guān)注，連續(xù)兩年（2019和2020年）被中國科學(xué)院與科睿唯安聯(lián)合發(fā)布《研究前沿》評選為化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿。如何構(gòu)筑長壽命、高效率的藍(lán)色室溫磷光是無重原子有機(jī)磷光材料領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)之一。針對上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊基于前期對聚集態(tài)磷光的深入理解和對低溫77K下溶液單分子態(tài)磷光現(xiàn)象的深度思考，基于強(qiáng)作用力的離子鍵，他們提出“發(fā)色團(tuán)限域”策略，成功構(gòu)筑了具有分子態(tài)高效室溫磷光的有機(jī)離子晶體材料。研究發(fā)現(xiàn)抗衡離子對分子態(tài)發(fā)色團(tuán)的孤立限域作用是實現(xiàn)高效率藍(lán)色室溫磷光的關(guān)鍵。他們通過調(diào)節(jié)抗衡離子和發(fā)色團(tuán)單元，實現(xiàn)了高達(dá)96.5%的藍(lán)色室溫磷光。鑒于有機(jī)離子晶體的高效長余輝和水溶性特征，實現(xiàn)了材料在防偽、指紋識別等領(lǐng)域的多功能應(yīng)用。通過電流驅(qū)動和系統(tǒng)控制，他們首次實現(xiàn)了材料在余輝顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。相關(guān)探索研究對理解有機(jī)磷光材料分子結(jié)構(gòu)、堆積方式與發(fā)光性能的關(guān)聯(lián)機(jī)制具有重要意義，同時為純有機(jī)室溫磷光材料邁向新應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。（文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-021-01073-5）

《自然》（Nature）由Nature出版集團(tuán)出版，是全球最著名的兩大科技期刊之一。相對于Nature 正刊，Nature 子刊大多聚焦于某一個領(lǐng)域的研究發(fā)現(xiàn)和綜述。其中，《自然-材料》是多學(xué)科刊物，是材料科學(xué)領(lǐng)域國際知名刊物，也是物理學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域發(fā)表原始研究工作的極具國際影響力的重要平臺?！蹲匀?通訊》是多學(xué)科類開放獲取期刊中的翹楚，致力于生物、物理、化學(xué)和地球科學(xué)等領(lǐng)域的高質(zhì)量研究。