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近日，西北工業大學黃維院士團隊聯合發表2篇高水平論文，聚焦鈣鈦礦LED的效率紀錄和在有機室溫磷光（有機長余輝）等領域，相關成果于8月23日，分別在國際知名學術刊物《自然-通訊》《自然-材料》發表。

其中，黃維院士和南京工業大學王建浦教授、王娜娜教授團隊設計具有氨基和羧基雙官能團的新型添加劑分子，制備的近紅外鈣鈦礦LED器件外量子效率達到22.2%，刷新了鈣鈦礦LED的效率紀錄。

據悉，發光二極管（LED）可高效地將電能轉化為光能，被廣泛應用于照明、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化的有機發光二極管（OLED）。在鈣鈦礦光電器件領域，引入添加劑進行缺陷鈍化是實現高質量鈣鈦礦材料的有效策略，然而目前對添加劑如何誘導鈣鈦礦材料形成高質量晶體尚不清晰。

針對此問題，研究團隊通過研究鈣鈦礦前驅體溶液中各組分的化學作用和薄膜生長中的晶體演化過程，發現含氨基官能團添加劑可以和前驅體組分FAI形成強氫鍵中間體，此中間體一方面在薄膜生長初期作為前驅體-空氣界面晶體生長的模板，另一方面可以抑制前驅體溶液中的均相成核，誘導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晶性高、晶界少的高取向鈣鈦礦晶體。而含羧基官能團添加劑與鈣鈦礦前驅體組分的作用較弱，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大學安眾福教授團隊與新加坡國立大學劉小鋼教授合作，在有機室溫磷光（有機長余輝）領域取得重大突破。相關研究成果以題為“Confining isolated chromophores for highly efficient blue phosphorescence”在線發表在《自然-材料》（Nature Materials）上。研究團隊創造性地提出了“發色團限域”策略，構筑了新型離子晶體磷光材料，實現了長壽命、高效率的藍色室溫磷光，展現了該類材料在信息安全、余輝顯示等領域的應用潛力。

近年來，有機室溫磷光材料受到了廣泛關注，連續兩年（2019和2020年）被中國科學院與科睿唯安聯合發布《研究前沿》評選為化學與材料科學領域Top10熱點前沿。如何構筑長壽命、高效率的藍色室溫磷光是無重原子有機磷光材料領域面臨的挑戰之一。針對上述挑戰，研究團隊基于前期對聚集態磷光的深入理解和對低溫77K下溶液單分子態磷光現象的深度思考，基于強作用力的離子鍵，他們提出“發色團限域”策略，成功構筑了具有分子態高效室溫磷光的有機離子晶體材料。研究發現抗衡離子對分子態發色團的孤立限域作用是實現高效率藍色室溫磷光的關鍵。他們通過調節抗衡離子和發色團單元，實現了高達96.5%的藍色室溫磷光。鑒于有機離子晶體的高效長余輝和水溶性特征，實現了材料在防偽、指紋識別等領域的多功能應用。通過電流驅動和系統控制，他們首次實現了材料在余輝顯示領域的應用。相關探索研究對理解有機磷光材料分子結構、堆積方式與發光性能的關聯機制具有重要意義，同時為純有機室溫磷光材料邁向新應用奠定了基礎。（文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-021-01073-5）

《自然》（Nature）由Nature出版集團出版，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域的研究發現和綜述。其中，《自然-材料》是多學科刊物，是材料科學領域國際知名刊物，也是物理學和化學領域發表原始研究工作的極具國際影響力的重要平臺。《自然-通訊》是多學科類開放獲取期刊中的翹楚，致力于生物、物理、化學和地球科學等領域的高質量研究。