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王强教授、张浩力教授课题组:阳离子的“魔法”:不使用任何手性诱导剂制造大尺寸、高效圆偏振发光钙钛矿单晶

发布日期:2024-06-26 08:50:23 点击量:

近年来,手性钙钛矿单晶材料其优异的光学性能,高的荧光量子产率和可调的波长等,在圆偏振发光(CPL)领域取得了巨大的进步。并且手性钙钛矿圆偏振发光材料在三维成像、加密防伪、智能电子、室温量子器件等新一代技术领域具有巨大应用潜力但是目前制备圆偏振发光钙钛矿晶体通常依赖使用手性分子作为诱导剂,而且很难同时实现材料的高不对称因子和高发光效率。最近兰州大学的王强教授、张浩力教授和南开大学的龙官奎研究员合作,报道了在不使用任何手性诱导剂的情况下,通过级联掺杂Cs+, Sb3+阳离子的策略,合成了大尺寸、高效圆偏振发光的铟基卤化物钙钛矿单晶,兼具高发光效率(量子产率近100%)和高不对称因子

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1. 钙钛矿单晶的合成策略

作者以非手性的前驱体以及盐酸和DMF溶剂合成了厘米级的大尺寸钙钛矿单晶。晶体中的不对称氢键作用造成了结构扭曲,诱导了本征手性。晶体结构中一旦掺杂Cs+阳离子后,发生了手性向非手性空间群的转变,但保持了光学活性;继续掺杂Sb3+引起自限域激子(STEs)发光,使晶体同时表现出高不对称因子和高发光效率。作者进一步使用该-锑氯化物钙钛矿晶体制作了圆偏振发光二极管,实现了直接圆偏振光发射。

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2. 钙钛矿单晶光学性质

相关研究成果以Achieving Strong Circularly Polarized Luminescence through Cascade Cationic Insertion in Lead-free Hybrid Metal Halides”为题于2024327日发表在Angew. Chem. Int. Ed. (DOI10.1002/anie.202400769) 上,博士生宋涛、王成强并列文章第一作者。兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室、化学化工学院为论文第一完成单位。上述研究得到了国家自然科学基金的资助。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202400769