发光材料前沿每周精选丨1125-1201
纳米人 纳米人 2019-12-08
1. Nanoscale Horiz.:基于AIE效应的荧光纳米温度计用于对活细胞的温度成像

卡罗林斯卡医学院Sijie Chen 教授团队以AIE分子为探针分子,以家用的黄油为基质设计合成了一种新型的纳米温度计。在生理温度范围内,该纳米温度计会在环境温度升高后使得自身的荧光强度降低(约2%/℃),荧光寿命缩短(约0.11 ns/℃),并且这种荧光响应是可逆的,与环境的pH值和离子强度无关。

 

因此,该纳米温度计可以在荧光寿命成像显微镜(FLIM)下对活细胞的温度进行传感分析。这也是首例基于AIE效应的纳米温度计被用于对活细胞进行温度传感。因此这一研究工作也为开发基于AIE效应的纳米传感器提供了一种简单、低成本和快速的新方法。

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Hui Gao, Sijie Chen. et al. A simple yet effective AIE-based fluorescent nano-thermometer for temperature mapping in living cells using fluorescence lifetime imaging microscopy. Nanoscale Horizons. 2019

DOI: 10.1039/C9NH00693A

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/nh/c9nh00693a#!divAbstract

 

2. 厦大/南开Nature Commun.: 单个钙钛矿量子点结

对埃级大小的钙钛矿块体材料进行量子干涉效应的研究仍然是一个重大挑战。厦门大学洪文晶南开大学的Yuelong Li以及兰卡斯特大学Colin Lambert团队提供了使用机械可控的断裂结技术观察金属卤化物钙钛矿量子点(QDs)中的室温量子干涉效应。单QD电导测量显示,CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbBr2.15Cl0.85 QD有多个电导峰,它们的位移分布与QD的晶格常数匹配,这表明金电极通过金-卤素耦合穿过QD的不同晶格部位。

 

研究人员还在滑动过程结束时观察到一个明显的电导“跳跃”,这进一步证明了量子干扰效应在这些单QD结中占主导地位。进一步通过理论计算也证实了这种电导“跳跃”。该测量和理论为利用量子控制的钙钛矿材料中的量子干涉效应创造了一条途径。

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Room-temperature quantum interference in single perovskite quantum dot junctions,Nature Communications (2019)

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13389-7

 

3. AFM: 基于钙钛矿和硫族化物量子点的多色电致发光器件

基于金属卤化物钙钛矿的电致发光器件由于其高的外部量子效率,出色的色纯度和廉价的溶液工艺而备受关注。迄今为止,研究人员已经做出了巨大的努力来提高单色钙钛矿发光二极管(LED)的效率。但是,很少研究基于钙钛矿的多色LED。

 

近日,深圳大学Ping Xu、Guijun Li通过合理地设计能带排列和控制载流子传输性能,制造了基于无机卤化物钙钛矿和硫族化物量子点的可调谐电致发光器件,该器件具有宽泛的颜色调整范围,高的颜色可逆性和超快的颜色切换能力。研究人员研究了色度调谐的机理,并通过激子复合区随驱动电压的变化进行了解释。所展示的工作将通过鼓励低成本、高分辨率、全彩色显示和以人为中心的照明的制造,对科学界产生影响。

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Xu, P. Li, G. et al. Voltage-Dependent Multicolor Electroluminescent Device Based on Halide Perovskite and Chalcogenide Quantum-Dots Emitters. AFM 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201907074

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201907074

 

4. Nano Energy:基于新型蓝色荧光材料的高性能非掺杂蓝色OLED和混合纯白色OLED

很少有可用于高效非掺杂蓝色有机发光二极管(OLED)并用作具有高显色指数(CRI)白光OLED的纯蓝色荧光材料。近日,吉林大学Ping Lu团队设计并合成了由三苯胺/菲并咪唑和具有不对称结构的四苯乙烯取代的蒽组成的两个蓝色发光体,TPAATPE和PPIATPE。

 

使用TPAATPE作为发光材料的未掺杂OLED表现出纯蓝色发射,其最大外量子效率(EQE)为6.97%。使用TPAATPE作为发蓝色光的成分,并结合了热激活延迟荧光(TADF)分子PTZMes2B作为绿色发光材料成功实现了一系列高效的混合白色OLED。其中,双色白光OLED呈现出暖白光,最大EQE为25.2%;三色白光OLED实现了纯白色发射,其CIE坐标为(0.34,0.38),最大EQE为25.3%,CRI为92。

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FutongLiu, HuiLiu, Xiangyang Tang, Shenghong Ren, Xin He, Jinyu Li, Chunya Du, Zijun Feng, Ping Lu., Novel Blue Fluorescent Materials for High-Performance Nondoped Blue OLEDs and Hybrid Pure White OLEDs with Ultrahigh Color Rendering Index. Nano Energy, 2019.

DOI:10.1016/j.nanoen.2019.104325

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104325

 

5. 安众福Angew: 具有可调色超长有机磷光的非晶态离子聚合物

具有长寿命和颜色可调发射的非晶态纯有机磷光材料很少见。安众福团队报道了一种简洁的化学电离策略,可在环境条件下赋予传统的聚(4-乙烯基吡啶)(PVP)衍生物超长有机磷光(UOP)。在1,4-丁磺酸内酯电离后,所得的PVP-S荧光粉的UOP寿命为578.36 µms,比PVP聚合物本身的寿命长525倍。

 

值得注意的是,随着激发波长的变化,观察到从蓝色到红色的多色UOP发射,这在有机发光材料中很少见的。这一发现不仅为开发具有UOP性质的无定形聚合物提供了指导,而且扩展了室温磷光(RTP)材料的范围,可用于光电领域。

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Amorphous Ionic Polymers with Color‐Tunable Ultralong Organic Phosphorescence,Angew, 2019

DOI: 10.1002/anie.201911331

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201911331

 

6. Nature:重磅!高效率高亮度长寿命lnP基QLED

量子点(QD)发光二极管(LED)具有出色的效率,色纯度,可靠性和成本效益的制造方式,因此是大面板显示器的理想选择。目前,红光,绿光和蓝光QD-LED的效率分别达到了20.5%、21.0%和19.8%,但是仍然需要改善器件的操作稳定性并更换它们有毒的镉成分。基于磷化铟(InP)的材料和器件的性能仍然远远落后于含镉的同类材料和器件。近日,三星先进技术研究院Eunjoo Jang团队介绍了一种制备均匀InP核和高度对称的核/壳QD的合成方法,其量子产率约为100%。

 

研究人员在初始ZnSe壳的生长过程中添加氢氟酸以蚀刻掉氧化InP核表面,然后在340摄氏度下实现高温ZnSe的生长。工程化的壳厚度可抑制能量转移和俄歇复合,以保持高发光效率,并且初始表面配体被较短的配体取代,以实现更好的电荷注入。经过优化的InP / ZnSe / ZnS QD-LED的最大外部量子效率为21.4%,最大亮度为100,000cd m-2,在100cd m-2的条件下使用寿命长达一百万小时,该性能可与最新的含镉QD-LED媲美。这些已准备好的基于InP的QD-LED很快就可以在商业显示器中使用。

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Jang, E. et al. Highly efficient and stable InP/ZnSe/ZnS quantum dot light-emitting diodes. Nature 2019.

DOI:10.1038/s41586-019-1771-5

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1771-5

 

7. ACS Nano:具有渐变壳的CdSe纳米片以用于ASE和QLED

半导体纳米片(NPL)由于其类似于量子阱的电子和光学特性,已成为极具潜力的发光纳米晶。然而,它们的较低的光致发光量子产率(PLQY)和较差的稳定性阻碍了它们在器件中的应用。为了解决这些缺陷,苏黎世联邦理工学院Maksym V. Kovalenko团队提出了一种两步法以合成具有精确控制的壳成分的核/壳CdSe NPL。这种CdSe胶体量子阱具有渐变壳(CdS缓冲层和CdxZn1-xS梯度层组成),并在红色光谱区(634-648 nm)处显示出明亮的发射(PLQY=75-89%)和窄的发射线宽(21 nm)。

 

这些增强的光学性能使我们能够在纳秒激光激发下获得较低的放大自发辐射阈值(低至〜40 µJ/cm2)。我们还通过制备溶液处理的发光器件(LED)研究了这些NPL的电致发光性能。与具有仅1.80%外量子效率(EQE)的CdSe/CdS核/壳NPL-LED相比,使用渐变壳NPL的LED获得的EQE值有了明显提高(9.92%)。

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Yusuf Kelestemur, Yevhen Shynkarenko, Marco Anni, Sergii Yakunin, Maria Luisa De Giorgi, Maksym V. Kovalenko. Colloidal CdSe Quantum Wells with Graded Shell Composition for Low-Threshold Amplified Spontaneous Emission and Highly Efficient Electroluminescence. ACS Nano, 2019

DOI:10.1021/acsnano.9b05313

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b05313

 

8. ACS Photonics: 基于胶体量子点的太阳能电池近红外主动检测的潜力

基于纳米晶的太阳能电池技术目前有两种材料在争夺最高性能:PbS和钙钛矿。后者受益于缺陷忍耐的电子结构,而PbS受益于成熟的二极管制造技术及其近红外吸收。近日,巴黎纳米科学研究所Emmanuel Lhuillier团队重新审视这些PbS光电二极管在近红外检测以及更精确地在主动成像方面的潜力。这种检测模式将眼睛不可见源与检测器结合在一起。这种检测模式可用于监视,工业分类,激光雷达等。

 

研究人员使用最先进的光电二极管几何形状,揭示了其在940 nm处进行近红外有源检测的潜力。该二极管可实现0.5 A.W-1的高光响应,相当于66%的外部量子效率和在室温下高于1012 Jones的检测率。该工作证明了可以使用此器件进行远距离(超过150 m)和定时门控的主动成像。

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Lhuillier,E. et al. Potential of Colloidal Quantum Dot based Solar Cell for Near-Infrared Active Detection. ACS Photonics 2019.

DOI: 10.1021/acsphotonics.9b01542

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsphotonics.9b01542

 

9. ACS Energy Lett.: 研究新进展!首次报道紫光无铅钙钛矿LED!

近来,基于近红外,红色,绿色和蓝色钙钛矿的发光器件(LED)已经取得了实质性进展。然而,针对紫光发射的短波长钙钛矿LED仍然是巨大的挑战。此外,大多数先前报道的器件都集中在常规的卤化铅钙钛矿上。近日,郑州大学Zhifeng Shi、Chongxin Shan联合吉林大学Lijun Zhang首次在室温下实现了无铅Cs3Sb2Br9量子点(QD)的电致紫光发射(408 nm),其EQE达到〜0.206%。

 

该器件表现出出色的工作稳定性。长期运行6小时后,仍然保留了90%的初始电致发光性能,并且随着运行时间没有发生电流密度的上升。该研究结果表明,无铅Cs3Sb2Br9 QDs是制备环保,稳定紫光LED的有力候选者,这使它们的实际应用成为现实。

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Shi, Z. Shan, C. Zhang, L. et al. Electrically-Driven Violet Light-Emitting Devices Based on Highly Stable Lead-Free Perovskite Cs3Sb2Br9 Quantum Dots. ACS Energy Lett.2019.

DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02096

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsenergylett.9b02096

 

10. Nano Energy: 油胺保护的PbSO4(PbO)4量子点钝化钙钛矿

钙钛矿晶体中的缺陷以及水分/氧气渗透到钙钛矿层中是钙钛矿太阳能电池(PSC)实现长期稳定性和高效率(PCE)的主要问题。河南大学ChongChen四川大学Qingsong Huang中科院合肥技术创新工程院Mingtai Wang首次报道了油胺涂覆的PbSO4(PbO)4量子点(QDs),它是一种具有双重功能的钝化材料,可以同时钝化表面缺陷并阻止水分/氧气渗透到钙钛矿层中稳定高效的PSC。

 

PbSO4(PbO)4量子点通过钝化配位不足的Pb离子和I阴离子来降低钙钛矿膜的缺陷密度。此外,OA的H原子与钙钛矿的I原子之间的氢键以及钙钛矿/OA界面处的界面电场也有助于提高PSC的效率和稳定性。具有OA涂层的PbSO4(PbO)4的PSC获得了20.02%效率。此外,具有OA涂层的PbSO4(PbO)4 QD的PSC在运行280小时后仍保持90%的初始效率。

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Efficient and stable perovskite solar cells thanks to dual functions of oleyl amine-coated PbSO4(PbO)4 quantum dots: defect passivation and moisture/oxygen blocking,Nano Energy, 2019

DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104313

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519310201#!

 

11. CM:纤锌矿,闪锌矿和核壳多晶型CuZnSe2纳米晶的合成与表征

CuZnSe2(CZSe)是一种重要的三元半导体,其具有合适的带隙以用于可见光的吸收并实现结构/化学计量的多功能性,因此成为极具潜力的光电材料。 近日,利莫瑞克大学Kevin M. Ryan团队开发了使用热注射法可控合成CZSe。

 

无论是否存在磷基配体,都可以实现对纤锌矿(WZ)或闪锌矿(ZB)晶型的控制。 使用低温光致发光(PL)可以发现在〜1.7 eV处有一个主要的发射峰,范围从30K到200K。此外,作者对该合成方案进行了拓展并形成了由ZB核和 WZ壳的多晶型结构晶体。

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Huan Ren, Miao Wang, Zhe Li, Fathima Laffir, Grace Brennan, Yuanwei Sun, Killian Stokes, Hugh Geaney, Emmet J. O'Reilly, Peng Gao, Ning Liu, Conor McCarthy, Kevin M. Ryan. Synthesis and Characterization of CuZnSe2 Nanocrystals in Wurtzite, Zinc Blende and Core-Shell Polytypes. Chem. Mater., 2019.

DOI:10.1021/acs.chemmater.9b03063

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b03063

 

12. ACS Energy Lett.:N-溴代琥珀酰亚胺作为溴源合成稳定高效的绿色发光钙钛矿纳米晶

具有通式APbBr3的绿色发光全无机和杂化钙钛矿纳米晶体(NC),其中A = Cs,CH3NH3+ (MA),CH(NH2)2+(FA),具有高稳定性,可调节的光致发光(PL),高荧光量子产率(PLQY)和窄带宽,因此成为显示和LED等光电应用领域中令人垂涎的材料。然而,目前尚未被研究开发出一种具有所需特性的适用于所有钙钛矿NC的方法。

 

近日,海德拉巴大学Anunay Samanta团队开发了一种使用N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)作为溴源的全无机(CsPbBr3)和杂化钙钛矿NC(FAPbBr3和MAPbBr3)的合成方法。所制备NC显示出均匀的尺寸分布,PL峰值介于512和531 nm之间,且具有18-22 nm 的FWHM和相近的PLQY。这种新方法可能会为钙钛矿NC的合成开辟新的前景。

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Sumanta Paul, Anunay Samanta. N-Bromosuccinimide as Bromine Precursor for Direct Synthesis of Stable and Highly Luminescent Green-Emitting Perovskite Nanocrystals. ACS Energy Lett., 2019.

DOI:10.1021/acsenergylett.9b02363

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b02363

 

13. JMCA: 3D低毒Cu-Pb二元钙钛矿薄膜及其光致发光/光伏性能

克服杂化有机/无机钙钛矿材料的毒性是将其用于商业光电设备中要解决的主要挑战之一。近日,吉林师范大学Lili Yang、Fengyou Wang、Federico Rose研究发现,适量的铜掺杂MAPbI3膜后,晶体结构从扭曲的四方晶向立方晶演变,这种晶体结构的变化有助于提高晶体质量,薄膜更加平滑以及6倍提升的光致发光强度。与标准MAPbI3薄膜相比,发射的蓝移可以归因于增强的Pb-I相互作用所致。

 

另一方面,掺杂后,尽管晶体质量提高了,但是n型载流子浓度却降低了两个数量级,这归因于Cu + p型掺杂剂的自补偿。基于MAPb0.9Cu0.1I3-2xCl2x平面太阳能电池,实现了5.1%的功率转换效率并具有滞后现象。总体而言,铜的掺杂显示出令人惊讶的效果,可以追溯到结构变化,进而引起性能变化。这些见识对优化用于未来光电子技术的具有降低的毒性的Cu掺杂的MAPbI3薄膜的性能很有希望。

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Yang, L. Wang, F. Rose, F. et al. 3D low toxicity Cu-Pb binary perovskite films and their photoluminescent/photovoltaic performance. JMCA 2019.

DOI: 10.1039/C9TA12736D

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/ta/c9ta12736d

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