Nature Photonics等13篇发光材料器件顶刊周报丨1202-1208
纳米人 纳米人 2019-12-12
1. Science Advances:硒化铁FeSe量子点用于体内多光子生物医学成像

生物医学成像的一个巨大需求是开发具有高生物相容性和量子产率以及多光子吸收性能以提高穿透深度和空间分辨率的高效光致发光探针。于此,韩国忠南大学Jaebeom Lee等人报道了硒化铁(FeSe)量子点(QDs)能满足这些标准。合成的量子点在800和1080 nm波长处表现出双光子和三光子激发特性,并且量子产率高(约40%),适合于第二窗口成像。

 

为了验证其生物适应性,将聚乙二醇修饰的量子点与人类表皮生长因子受体2(HER2)抗体连接,用于在HER2过表达的MCF7细胞和小鼠异种移植乳腺肿瘤模型中进行体外/体内双光子成像。使用非线性飞秒激光在800 nm的激发波长下成功地在距皮肤最大500μm的深度进行了成像。这些发现可能为将生物相容的FeSe QD应用于多光子癌症成像开辟了道路。


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Kwon J, Jun SW,Choi SI, Mao X, Kim J, Koh EK, et al. FeSe quantum dots for in vivo multiphotonbiomedical imaging. Science Advances. 2019;5(12):eaay0044.

https://advances.sciencemag.org/content/5/12/eaay0044

 

2. 曾海波Nanoscale Horizons:兼具稳定高效的无铅蓝色FA3Bi2Br9钙钛矿量子点

卤化钙钛矿具有优异的性能,有望成为照明和显示器的下一代发光材料。然而,铅含量的毒性严重限制了其实际应用。尽管已报道无铅锡基和铋基钙钛矿(Cs3Bi2Br9,MA3Bi2Br9),但它们都遭受着低光致发光量子产率(PLQY)的困扰。近日,南京理工大学曾海波团队报道了无铅的FA3Bi2Br9钙钛矿量子点(QDs)的合成及其光学特性。研究人员通过配体辅助的简便溶液法制备了FA3Bi2Br9QD,并在437 nm处显示亮蓝色发射,其PLQY高达52%。

 

这优异光学性能源自观察到的高激子结合能(274.6 meV),直接带隙性质和低缺陷密度(以保证激子的产生和有效的辐射重组)。此外,FA3Bi2Br9量子点显示出良好的空气稳定性和乙醇稳定性。通过将FA3Bi2Br9 QDs / PS复合材料与紫外光芯片结合,成功制造了无铅钙钛矿蓝色发光二极管(LED)。该研究结果突出了无铅钙钛矿在发光器件中的应用潜力。


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Zeng, H. et al.Lead-Free, Stable, High-efficiency (52%) Blue luminescent FA3Bi2Br9 PerovskiteQuantum Dots. Nanoscale Horizons 2019.

DOI: 10.1039/C9NH00685K

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/nh/c9nh00685k

 

3. Anal. Chem:2-羟乙基荧光素并用于对内源性硫化氢进行生物发光成像

生物发光(BL)成像可以对发生在体外、活细胞甚至整个生物体内的生物过程进行可视化成像。研究表明,对氨基荧光素的6-氨基位进行烷基化后得到的2-羟乙基荧光素(HE-AL)可以产生比D-荧光素和氨基荧光素更强、更持久的BL信号。然而,HE-AL的缺点是合成过程较为复杂,这也导致目前基于HE-AL的BL探针还很少。

 

复旦大学卢建忠教授团队首次建立了一种高效简便的合成HE-AL的方法,该方法的产率为64%,远远高于之前报道的15%。实验随后利用HE-AL作为小分子探针构建了DNPT-HS并将其用于检测癌细胞和裸鼠体内的内源性硫化氢(H2S)。实验结果表明,DNPT-HS在癌细胞和裸鼠体内具有很好的灵敏度和成像信噪比,是目前对内源性H2S进行成像的最高效的探针。得益于DNPT-HS对内源性H2S的良好成像特性,它也成为一种研究H2S生物学功能的新型强大工具。


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Xuewei Li,Jianzhong Lu. et al. Efficient Strategy for the Synthesis and Modification of 2‑Hydroxyethylluciferinfor Highly Sensitive Bioluminescence Imaging of Endogenous Hydrogen Sulfide inCancer Cells and Nude Mice. Analytical Chemistry. 2019

DOI:10.1021/acs.analchem.9b03877

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b03877

 

4. AOM:TPU封装增强钙钛矿CsPbX3纳米晶热稳定性

铯卤化铅钙钛矿CsPbX3(Cl, Br, I)量子点由于其独特的光学特性和电子特性已经在多个领域得到应用,但是,确保其在不同环境下的稳定性仍是实际应用中的一个瓶颈。近日,陕西科技大学葛万银团队提出一种聚合物材料(热塑性聚氨酯TPU)包裹钙钛矿的方法,可以大幅度地降低CsPbX3在受热时光致发光强度的损失。并且,经过TPU封装后的聚合材料,表现出良好的柔性和弹性,在水中也能保持长期稳定性。该工作使用高弹性的聚合物材料对无机纳米材料进行包裹,使得封装后的材料适用于多种极端环境,这对未来低稳定性材料的封装具有重要的借鉴意义。


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Jindou Shi,Wanyin Ge, Wenxing Gao, Meimei Xu, Jianfeng Zhu, Yongxiang Li. Enhanced ThermalStability of Halide Perovskite CsPbX3 Nanocrystals by a Facile TPUEncapsulation. Adv. Opt. Mater., 2019.

DOI:10.1002/adom.201901516

https://doi.org/10.1002/adom.201901516

 

5. AOM:蓝/绿色杂化钙钛矿固体粉末的干机械化学合成

近日,瓦伦西亚大学MicheleSessolo团队报道了一种具有明亮光致发光的宽带隙杂化卤化物钙钛矿的简单方法。该材料是使用纯二元前驱体通过干式机械化学合成(球磨)制备的,并且在前体混合物中添加了金刚烷衍生物以显示出增强的光致发光。

 

通过结构表征表明该添加剂并不参与钙钛矿的晶体结构。通过对卤化物前体进行简单的化学计量控制,可以将光致发光从紫外精确调节到可见光谱的绿色部分。即使在非常低的激发密度下,该材料也可以发出绿光和蓝光,光致发光量子产率也高达29%和5%。


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Laura Martínez‐Sarti, Francisco Palazon, Michele Sessolo,Henk J. Bolink. Dry Mechanochemical Synthesis of Highly Luminescent, Blue andGreen Hybrid Perovskite Solids. Adv. Opt. Mater., 2019.

DOI:10.1002/adom.201901494

https://doi.org/10.1002/adom.201901494

 

6. Scientific Reports: 能量转移对QDs/钙钛矿薄膜光学性能的影响

表面钝化是保护并改善钙钛矿(PS)薄膜发光性能的有效方法。 CdSe / ZnS核-壳量子点(QDs)已被用于PS膜的表面钝化。近日,江原大学Mee-Yi Ryu团队通过使用光致发光(PL)和时间分辨PL光谱来表征覆盖有CdSe/ ZnS QDs的CH3NH3PbI2BrPS薄膜能量转移(ET)行为。

 

与参照组PS膜相比,QD / PS杂化结构的PL衰减时间和积分PL强度增加,这是由于从QD到PS的ET和减少的电荷陷阱。当QDs的核直径分别从6.5nm减小到2.7nm时,QD /PS杂化结构的ET效率从7%增至63%。这可以通过控制QD的能级对齐而提高电荷传输速率来解释。该研究结果使我们能够了解从QD到PS薄膜的ET机制,即它们是QD尺寸的函数。


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Ryu, M.-Y. etal. Efect of energy transfer on the optical properties of surfacepassivated perovskiteflms with CdSe/ZnS quantum dots. Scientific Reports 2019.

DOI: 10.1039/C9TA07657C

https://www.nature.com/articles/s41598-019-54860-1.pdf

 

7. Small:可生物降解的Bi2O2Se量子点用于光声成像引导的肿瘤光热治疗

作为新型的二维层状纳米材料,Bi2O2Se纳米板具有独特的半导体性质,有利于其在生物医学领域中应用。在此,中科院深圳先进技术研究院邵俊东研究团队联合暨南大学Jiang Zhenyou研究团队及暨南大学第二临床医学院Chen Yue研究团队介绍了一种在溶液中自上而下合成Bi2O2Se量子点(QDs)的简便方法。实验表明,尺寸为3.8 nm,厚度为1.9 nm的Bi2O2Se量子点具有35.7%的高光热转换系数和良好的光热稳定性。

 

体外和体内研究表明,Bi2O2Se量子点具有优异的光声(PA)性能和光热治疗(PTT)效率。全身给药后,Bi2O2Se量子点在肿瘤中被动积聚,整个肿瘤的有效PA成像能够促进成像引导的PTT,而且没有明显的毒性。此外,Bi2O2Se量子点在水介质中表现出可降解性,不仅在体内循环过程中具有足够的稳定性,以实现设计的治疗功能,而且随后还可以无害地从体内排出。结果表明,Bi2O2Se量子点作为一种可生物降解的多功能制剂在医学应用中具有巨大潜力。


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Hanhan Xie,Mingqiang Liu, Baihao You, et al. Biodegradable Bi2O2SeQuantum Dots for Photoacoustic Imaging‐Guided Cancer PhotothermalTherapy. Small, 2019.

https://doi.org/10.1002/smll.201905208

 

8. 南工大&上海光源AM: 红碳量子点+SnO2,22.77%效率的钙钛矿电池

南京工业大学的陈永华上海光源的高兴宇Yingguo Yang团队报道了一种有效的复合电子传输层(ETL)。该ETL是由富含羧酸和羟基的红碳量子点掺杂低温固溶处理的SnO2构成的。SnO2的电子迁移率从9.32×10-4到1.73×10-2 cmV-1s-1增加了约20倍。基于这种新型SnO2ETL的平面钙钛矿太阳能电池显示出高达22.77%的效率。


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Red‐Carbon‐Quantum‐Dot‐Doped SnO2 Composite with Enhanced Electron Mobility for Efficientand Stable Perovskite Solar Cells

https://doi.org/10.1002/adma.201906374

 

9. AFM: 双配体对稳定的蓝色准2D钙钛矿发光二极管

自几年前无机-有机杂化钙钛矿的出现以来,在绿色和红色钙钛矿发光二极管(PeLEDs)领域取得了许多有希望的成就。尽管如此,蓝光PeLED的性能仍面临挑战。苏州大学廖良生教授、王照奎教授和河南师范大学刘玉芳教授课题组通过引入两种不同的配体(PEABr, NPABr2)形成准2D钙钛矿薄膜。配体独特协同作用使得该薄膜可以显示稳定的蓝光发射。

 

制成的PeLED具有2.62%的最大外部量子效率和8.8 min的半衰期(T50)。同时,其峰值位于485 nm处的电致发光光谱显示出了通过施加不同的偏压可以改善稳定性。这项研究为实现稳定的蓝色PeLED具有高性能提供了新的途径。


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SynergisticEffect of Dual Ligands on Stable Blue Quasi‐2D PerovskiteLight‐Emitting Diodes

DOI: 10.1002/adfm.201908339

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201908339

 

10. Ali Javey最新AFM:厘米级可见波长的单层发光器件

单层二维过渡金属二硫化物(TMDCs)由于其直接的带隙和独特的物理性质,在光电领域有着广阔的应用前景。特别是,它们可以拥有接近单位厚度极限的光致发光量子产率(PL QY),这使得它们在发光器件中的应用前景非常广阔。近日,加州大学伯克利分校Ali Javey通过化学气相沉积方法大面积制备了WS2,并用于红色可见发光器件。

 

作者对合成的薄膜进行了详细的光学表征,结果表明其峰值PL QY高达12%。利用一种瞬态电致发光器件结构实现合成WS2,该结构由单金属-半导体接触场和交变栅场组成,以实现双极发射。利用该结构可以构筑厘米尺度( 0.5cm2)的可见光(640nm)显示器,展示了该材料在显示器领域的潜在应用前景。


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Joy Cho, MatinAmani, Der‐Hsien Lien, Hyungjin Kim, Matthew Yeh, Vivian Wang,Chaoliang Tan, Ali Javey. Centimeter‐Scale and VisibleWavelength Monolayer Light‐Emitting Devices. AdvancedFunctional Materials. 2019

DOI:10.1002/adfm.201907941

https://doi.org/10.1002/adfm.201907941

 

11. 大连化物所JACS: 稳定且发光可调,Mn掺杂的CsPbCl3微晶

掺杂二价锰阳离子(Mn2+)的钙钛矿材料因其独特的光学,磁学和电学性能而备受关注。中国科学院大连化学物理研究所Shengye Jin团队报道了从单个的Mn掺杂的CsPbCl3微晶(MCs)激发依赖的发光颜色调谐,具有宽的发光调整范围,可逆和连续的颜色变化和高的光稳定性。研究证明,锰掺杂的CsPbCl3 MC通过内部能量转移(IET)过程从宿主激子(蓝色)和Mn掺杂剂(橙色)显示双色发射。

 

通过简单地改变激光激发的重复频率或脉冲强度,对应的颜色可以从橙色变为蓝色。瞬态光谱和温度相关的光致发光(PL)测量证实,掺杂Mn的CsPbCl3MC中的激子-掺杂IET是由一些浅陷阱态介导的,而不是通过直接转移途径介导的。Mn掺杂的MC在14 h的连续工作时间内,在橙色和蓝色之间300个循环内的发光颜色的可逆转换上也表现出很高的光稳定性。考虑到稳定且颜色可切换的发光特性,Mn掺杂的钙钛矿型MC有望用于纳米光子器件。


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Excitation-DependentEmission Color Tuning from an Individual Mn-Doped Perovskite Microcrystal,J. Am. Chem. Soc. 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b09143

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b09143

 

12. Nature Photonics:大面积高效近红外钙钛矿发光二极管!

近年来钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的性能已经得到迅速的发展,最大外量子效率已经达到20%。然而,目前报道的PeLEDs的发光面积仍很小,并且在多个设备之间表现出较大的性能差异,这大大限制了其商业化进程。

 

近日,新加坡国立大学Zhi-Kuang Tan团队使用ITO/ZnO/PEIE/FAPbI3/poly-TPD/MoO3/Al的器件结构,实现了799 nm近红外PeLED的制备,其外量子效率(EQE)在 57 mA cm-2和57 W sr-1 m-2达到了20.2%。器件EQE的标准偏差仅为1.2%,表明其具有很高的重复性。此外,作者制备的大面积(900 mm2)PeLED仍能达到12.1%的EQE。


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Xiaofei Zhao,Zhi-Kuang Tan. Large-area near-infrared perovskite light-emitting diodes. Nat.Photonics, 2019.

DOI:10.1038/s41566-019-0559-3

https://doi.org/10.1038/s41566-019-0559-3

 

13. 深圳大学AFM: 好看!钙钛矿的多色LED

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,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。深圳大学Ping XuGuijun Li团队开发了能够响应于外部电偏压的通过而发出多色光的单个器件。

 

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金属硫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。该工作将有助于制造具有成本效益的,高分辨率的全彩色显示器。


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Voltage‐Dependent Multicolor Electroluminescent Device Based on HalidePerovskite and Chalcogenide Quantum‐Dots Emitters,AFM,2019

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

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