发光材料前沿每周精选丨0701-0707
纳米人 纳米人 2019-07-10

1. Nano Lett.:溶液化学法合成单晶六方石墨烯量子点

由于存在带隙,具有纳米尺寸的石墨烯基碳纳米结构引起了极大的兴趣。到目前为止,由于当前合成方法的精度有限,尚未直接观察到有序的边缘结构和均匀合成的包括六方单晶结构的石墨烯量子点(GQD)。近日,韩国高丽大学Sang Hyuk Im、三星先进技术研究院Tae-Ho Kim以及韩国科学技术院O Ok Park报道了一种新方法,不仅可以用于合成具有六边形的尺寸控制的单晶GQD,而且可以还用于通过催化溶液化学从D-葡萄糖构建2D和3D石墨烯单晶结构的新发现。通过尺寸控制的单晶GQD,可以从晶体尺寸和激子寿命之间的相关性阐明边缘状态对光的关键作用。此外,蓝色发光单晶GQD用作发光二极管上的发射极,能够表现出稳定的深蓝色发射。

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Lee, S. H. lm, S. H. Kim, T.-H. Park, O, O. et al. Synthesis of single-crystalline hexagonal graphene quantum dots from solution chemistry. Nano Lett. 2019.

DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01940

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.9b01940

 

2. AM综述:半导体量子点:一种新兴的CO2光还原候选材料

作为解决能源危机和环境问题最关键的方法之一,将CO2光还原为高附加值的化学物质和太阳能燃料(如CO、HCOOH、CH3OH、CH4)引起了广泛的关注。在自然界中,光合生物利用阳光将CO2和H2O有效地转化为碳水化合物和氧气(O2),这激发了低成本、稳定、高效的CO2光还原人工光催化剂的开发。半导体量子点(QDs)具有成本低、合成简单、光捕获性能好、产生多个激子、载流子调控可行、表面位置丰富等优点,近年来被认为是最有希望建立高效人工光系统的材料之一。近日,中科院物理化学技术研究所Li-Zhu Wu,Xu-Bing Li团队总结了用半导体量子点进行CO2光还原的最新进展。首先,分析了半导体量子点独特的光物理和结构特性,这使其在太阳能转换方面具有广泛的应用。然后介绍了量子点在光催化CO2还原中的最新应用,主要分为三类:二元II-VI半导体量子点(如CdSe、CdS和ZnSe)、三元I-III-VI半导体量子点(如CuInS2和CuAlS2)和钙钛矿型量子点(如CsPbBr3、CH3NH3PbBr3和Cs2AgBiBr6)。最后,讨论了量子点在太阳能CO2还原方面的挑战和前景。

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Hao-Lin Wu, Xu-Bing Li,* Chen-Ho Tung, Li-Zhu Wu*. Semiconductor Quantum Dots: An Emerging Candidate for CO2 Photoreduction. Adv. Mater. 2019,

DOI: 10.1002/adma.201900709

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201900709

 

3. 德累斯顿工业大学:新奇纳米结构制备高效白光OLED

有机发光二极管(OLED)受到严重的光捕获,而导致其外部量子效率低。德累斯顿工业大学Sebastian Reineke团队报道了一种简便,可扩展,无光刻的方法,以生成具有方向随机性和维度顺序的可控纳米结构,明显地提高白色OLED的效率。聚(二甲基硅氧烷)表面上的机械变形响应于压缩应力释放,通过反应离子蚀刻初始化,周期性和深度分布范围从几十纳米到微米。研究证明,独立调整平均深度和主导周期的可能性。将这些纳米结构整合到双单元串联白色OLED中,利用提取的衬底模式实现76.3%的最大外量子效率和95.7 lm W-1的发光效率。在10,000 cd m-2时,增强因子为1.53±0.12。通过考虑偶极子取向,发射波长和正弦纳米纹理上的偶极子位置来构建光学模型。

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Li, Y., Kovačič, M. et al. Tailor-made nanostructures bridging chaos and order for highly efficient white organic light-emitting diodes. Nat. Commun. 10, 2972, 2019

Doi:10.1038/s41467-019-11032-z.

https://www.nature.com/articles/s41467-019-11032-z

 

4. AMI:双疏水壳层提高CH3NH3PbBr3钙钛矿的稳定性

卤化铅钙钛矿(LHPs)的不稳定性极大地阻碍了它们的实际应用。尽管已经报道了将LHP封装到SiO 2壳中的一些实例,但是这些包覆SiO 2的LHP仍然具有有限的稳定性。近日,厦门大学Xi Chen教授研究团队通过将MAPbBr3前体溶液渗透到空心硅质纳米球中并随后进行PVDF封端,成功地合成了封装在有机官能化SiO 2和聚偏二氟乙烯(MAPbBr3 @SiO 2 / PVDF)的双疏水壳中的MAPbBr 3纳米颗粒。通过SiO2和PVDF的双重保护,MAPbBr3 @ SiO2 / PVDF纳米粒子显示出显着提高的抗水和紫外线照射稳定性。使用MAPbBr3 @ SiO2 / PVDF纳米颗粒作为绿色光源,制备了发光效率高达147.5 lm W-1的白色发光二极管,在CIE 1931色域中包含120%NTSC的色域。该研究启发了在高度稳定的基于LHP的核/壳/壳结构的合成方面的新见解,以实现其实际应用。

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Huang, Y. Li, F. Chen, X. et al. Enhancing the Stability of CH3NH3PbBr3 Nanoparticles Using Double Hydrophobic Shells of SiO2 and Polyvinylidene Fluoride. AMI 2019.

DOI:10.1021/acsami.9b07841

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.9b07841

 

5. Nat. Commun.:研究新进展!铯基钙钛矿纳米晶拥有多个荧光团

各种类型的铯基钙钛矿纳米晶(PNCs)中的光致发射的起源仍不清楚。近日,阿卜杜拉国王科技大学Omar F. Mohammed联合德州大学达拉斯分校Anton V. Malko研究了单个三维和零维铯溴化铅PNCs的光子发射。研究人员使用光子反聚束和寿命测量,证明两种类型的PNCs的发射统计类似于单个分子荧光团,而不是传统的半导体量子点。在密度泛函建模的帮助下,研究人员提供了令人信服的证据,即零维PNCs中的绿色发射源于卤化铅八面体内溴离子空位中的激子重组,与外部限制无关。这些发现提供了关于缺陷形成性质和铯铅卤钙钛矿材料中发射起源的关键信息,这些信息促进了它们在新兴光电子应用中的应用。

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Zhang, Y. Mohammed, O. F. Malko, A. V. et al. Emergence of multiple fluorophores in individual cesium lead bromide nanocrystals. Nat. Commun. 2019.

DOI:10.1038/s41467-019-10870-1

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10870-1.pdf

 

6. Kovalenko大牛Nat. Mater.:新方向!低维锡卤素钙钛矿的高分辨率远程测温和热成像

尽管金属卤化物钙钛矿通过性能和合成简单性彻底改变了光电子学的研究,但其低维材料的应用价值以及未知且实用的光学功能需要进一步发掘。苏黎世联邦理工学院的量子点大牛Maksym V. KovalenkoSergii Yakunin团队提出了低维钙钛矿类锡卤化物的光致发光寿命的强烈温度依赖性,并将此性质应用于热成像。光致发光寿命由自陷激子的热辅助去俘获控制,并且通过调节温度(高达20 ns°C-1),数值可以在几个数量级上变化。通常,这个敏感范围可以达到100°C,并且它具有化合物特异性,并且在[C(NH2)3]2SnBr4到Cs4SnBr6和(C4N2H14I)4SnI6的-100到110°C之间具有成分和结构可调性。最后,通过实施用于荧光寿命成像的成本有效的硬件,基于飞行时间技术,这些热发光体已被用于记录具有高空间和热分辨率的热成像视频。

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Yakunin, S., Benin, B. M. et al. High-resolution remote thermometry and thermography using luminescent low-dimensional tin-halide perovskites. Nat. Mater., 2019

Doi:10.1038/s41563-019-0416-2.

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0416-2

 

7. Chem:Mn(II)掺杂二维钙钛矿LED

低维钙钛矿因其具有高激子结合能被认为是发光应用的良好候选者。然而,单层二维(2D)钙钛矿受到陷阱辅助重组的强烈限制,并且遭受低发光产率,妨碍了它们在电致发光器件中的应用。近日,意大利纳米科学与技术中心Annamaria Petrozza研究团队通过合成和缺陷工程策略来克服这些问题。研究人员采用金属掺杂(Mn 2+和Eu 3+)在2D钙钛矿NMA 2PbX 4(NMA = 1-萘基甲基铵)中引入发光杂质。通过温度依赖性和时间分辨光谱,证明了向Mn 2+中心的有效能量转移。这避免了在低效重组通道中漏光的光激发物质,增强了光致发光并使掺杂膜中的量子产率超过20%。最后,在发光二极管结构中实现了Mn掺杂的NMA 2PbBr 4的电致发光,并显示了来自Mn 2+ 4161跃迁的电致发光。

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Cortecchia, D. Petrozza, A. et al. Defect Engineering in 2D perovskite by Mn (II) Doping for Light-Emitting Applications. Chem 2019

DOI:10.1016/j.chempr.2019.05.018

https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30228-1#%20

 

8. Adv. Sci.:超稳定性、非闪烁单卤化钙钛矿/半导体核/壳量子点

卤化钙钛矿量子点(QDs)的进一步实际应用受到不稳定性问题的阻碍,非辐射俄歇复合表现为光致发光闪烁。近日,重庆大学Miao Zhou联合中国科学院上海光学精密机械研究所Juan Du、Yuxin Leng通过CdS包覆CsPbBr3 QD成功制造单核/壳结构钙钛矿半导体QD。由于核/壳结构内的电子陷阱减少,CsPbBr3 / CdS核/壳QD具有超高化学稳定性和非键合光致发光,具有高量子产率。与纯CsPbBr3 QD相比,放大自发发射的效率显着增强,这源于受激发射和抑制非辐射激发俄歇重组之间的缓和竞争。此外,通过将CsPbBr3 / CdS QD结合到微管谐振器中,实现了具有高品质因子的低阈值回音壁模式激光。基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算揭示了原子界面结构,支持CsPbBr3 / CdS结构的存在。发现了在CsPbBr3 / CdS界面处空间分离的电荷密度的有趣特征,这可能极大地有助于抑制的俄歇复合。该结果提供了一种改善稳定性并抑制卤化钙钛矿QD闪烁的实用方法,这可为未来各种光电器件的应用铺平道路。

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Tang, X. Zhou, M. Du, J. Leng, Y. et al. Single Halide Perovskite/Semiconductor Core/Shell Quantum Dots with Ultrastability and Nonblinking Properties. Adv. Sci.:2019.

DOI:10.1002/advs.201900412

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/advs.201900412

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