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[材料资讯] 周树云、孙承华等在相变诱导钙钛矿量子点纤维热可逆发光研究方面取得新进展

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发表于 2023-5-26 08:40:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
钙钛矿量子点具有优异的光电性能,如高的荧光量子产率、窄的半峰宽、发光波长可调谐、光谱范围广和短辐射寿命等。这些优点使钙钛矿量子点在太阳能电池、X射线成像、中子成像、LED、激光器、光电探测器、背光显示等领域有潜在的应用价值。但是,钙钛矿量子点固有的电离度导致其光学性能稳定性较差,此外,将钙钛矿量子点从溶液状态变成固体器件时,因为其表面配体易于丢失,缺陷增加,使钙钛矿量子点量子效率快速衰减,从而影响了其实用性。而且,高温常常会导致材料尤其是钙钛矿量子点相关材料发光的减弱或淬灭等问题。

钙钛矿量子点

钙钛矿量子点
图1. a)原位静电纺丝和退火后处理制备CsPb(Br0.3I0.7)3 钙钛矿量子点@PMMA红光复合纤维的合成过程示意图,b)钙钛矿量子点纤维在加热和冷却之间的完全可逆PL光谱,c)通过α/β相变消除本征缺陷的示意图,d)双模加密。一个TIPC符号夹在两层钙钛矿量子点纤维膜之间,防伪标签的信息在日光和紫外光下都是不可见的。只能通过UV和温度变化的双重密钥来实现解密。图片来源: Adv. Funct. Mater.
  近日,中国科学院理化技术研究所特影中心周树云研究员、孙承华项目研究员团队与公共服务中心李玄泽博士、北京航空航天大学化学学院赵勇教授等合作,针对钙钛矿量子点对环境敏感、稳定性差的问题,开展高环境稳定性一维钙钛矿量子点复合纤维的可控制备、光学特性与其荧光防伪应用研究。研究团队提出了一种简单的原位限制生长策略,利用静电纺丝法制备了一维CsPb(Br0.3I0.7)3 钙钛矿量子点@PMMA复合红光纤维,并通过退火后处理增强来纤维的荧光性能,该纤维表现出优异光学性能和良好的水氧环境稳定性。重要的是,这种钙钛矿量子点@PMMA纤维具有温度响应性可逆发光荧光特性,它在高温下荧光淬灭,冷却后荧光可以恢复,并且可以稳定循环数百次。通过原位XRD、原位TEM和DFT 计算揭示了这种稳定的可逆发光的现象源于CsPb(Br0.3I0.7)3 钙钛矿量子点的α、β相之间的可逆转变,温度升高时CsPb(Br0.3I0.7)3 钙钛矿量子点从β相转变为α相。同时,热诱导钙钛矿量子点产生大量的非辐射陷阱,导致荧光猝灭。当钙钛矿量子点纤维冷却时,降温引起的晶格畸变激活钙钛矿量子点从α相转变到β相,有利于错位离子返回到原始晶格,诱导了本征缺陷和非辐射复合中心的自消除,抑制了非辐射复合,从而恢复荧光发光。这项研究为钙钛矿的温度可逆发光机制提供了原位证据和深入的理解。这种温度响应的钙钛矿量子点纤维可用于温度响应性的荧光防伪标签、二维码加密、温度报警器等,拓展了钙钛矿材料的光学应用。
  上述研究结果以“Phase Transition Induced Thermal Reversible Luminescent of Perovskite Quantum Dots Fibers”为题发表于Advanced Functional Materials, 2023, 2300607。文章第一作者为中国科学院理化技术研究所博士生郑金晓,通讯作者为中国科学院理化技术研究所孙承华项目研究员、李玄泽博士及北京航空航天大学赵勇教授,中国科学院理化技术研究所新型功能晶体研究组康雷研究员指导了有关理论计算。该研究得到国家自然科学基金(22175007, 22105012, 21975007)的支持。
       文章链接: https://doi.org/10.1002/adfm.202300607
       文章来源:理化所
      周树云 男,1972年出生。1995年毕业于清华大学化学系,2000年在中科院理化所获得博士学位。2002年起担任中科院理化所创新研究组负责人,2003年入选北京市科技新星计划,2006年被聘为中国影像科学学会青年工作委员会副主任,2010年被聘为国内核心科技期刊《影像科学与光化学》的编委。现任现任中科院理化所研究员、博士生导师。








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