发光材料前沿每周精选丨0203-0209
纳米人 纳米人 2020-02-14

1. Science Advances超稳定的原子级手性银团簇,量子效率超过95%

小尺寸的金属团簇具有不连续的能级,它们之间的电子跃迁使得新型发光材料的出现。为了加深原子与结构和功能关系的理解,现已合成了具有各种配体的单层保护金属簇,这些簇具有可调节的结构和发射性质。由于众所周知的固有银敏感性,在高温度环境条件下,处于氧化态或还原态的稳定原子级银团簇的数量仍然非常有限,并且这些团簇都具有低量子化的缺点:低的量子效率或根本不发光。单层保护的原子级银团簇在环境条件下显示出低的光致发光(PL)量子产率(QY)和磁化率,并且它们的手性活性也仍然不高。

 

郑州大学臧双全等人报告了通过使用合成的手性配体在室温下一步合成制备的八面体Ag6簇的异构体。这些簇表现出最高的PLQY(300 K)>95.0%,同时能保持其结构完整并且在空气中放热高达150°C。原子级结构通过光物理和计算分析相结合表征,揭示了在银簇系统中观察到的热激活延迟荧光是高PLQY的主要原因,PLQY结合了激发态的手性以产生强的圆偏振发光。这些空前的发现为研究单层保护的银团簇作为发光材料的开辟了先河。


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Zhen Han, Xi-Yan Dong,Peng Luo, Si Li, Zhao-Yang Wang, Shuang-Quan Zang, Thomas C. W. Mak,Ultrastable atomically precise chiral silver clusters with more than 95%quantum efficiency, ScienceAdvances 2020

DOI:10.1126/sciadv.aay0107

https://doi.org/10.1126/sciadv.aay0107

 

2. AFM: 20.9% EQE! 钙钛矿缺陷双重钝化

溶液过程制备的金属卤化物钙钛矿(MHP)具有色域宽,色纯度高,发射波长可调,电子/空穴传输平衡等优点,在发光二极管(LED)中的应用引起了广泛关注。尽管MHP非常耐受缺陷,但钙钛矿LED(PeLED)中的缺陷仍然会导致严重的非辐射复合和较差的器件稳定性。近日,中国科学技术大学Zhengguo Xiao等人报道了钙钛矿中铅和卤化物缺陷双重钝化的添加剂分子设计。作者通过使用简单的溶液法合成了一种双功能添加剂4-氟苯基甲基三氟乙酸铵(FPMATFA)。

 

TFA阴离子和FPMA阳离子可以分别与未配位的铅和卤化物离子键合,从而导致铅和卤化物缺陷双重钝化。另外,庞大的FPMA基团可以限制3D钙钛矿的晶粒生长,从而提高电子-空穴捕获率和辐射复合率。基于FPMATFA的FA0.33Cs0.67Pb(I0.7Br0.33)的器件实现了20.9%外量子效率,发射波长为694 nm。此外,由于钙钛矿膜中的陷阱密度降低,PeLED的使用寿命也大大提高。


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Xiao, Z. et al. Dual Passivationof Perovskite Defects for Light‐Emitting Diodes with External QuantumEfficiency Exceeding 20%. AFM 2020.

DOI: 10.1002/adfm.201909754

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201909754

 

3. JMCA: Cs2TiBr6是一种用于太阳能电池有前途的无铅钙钛矿?

为了寻求适合太阳能应用的无铅钙钛矿,最近报道了一种有前途的化合物, 即Cs2TiBr6,其具有合适的光学和电学性质以及在环境压力下的高稳定性。近日,杜克大学David B. Mitzi等人对这种化合物进行了研究,通过溶液合成证明了相纯的Cs2TiBr6粉末的形成,并提供了互补的实验表征和理论计算。

 

作者提取了约2.0 eV的实验吸收开始值,并测量了较弱的宽光致发光,接着密度泛函理论解释了弱和斯托克斯位移发光。此外,作者重点强调了Cs2TiBr6粉末在环境大气中非常不稳定性,对Cs2TiBr6应用在太阳能电池上提出了质疑。

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Mitzi, D. B. et al. IsCs2TiBr6 a promising Pb-free perovskite for solarenergy applications? JMCA 2020.

DOI: 10.1039/C9TA13870F

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/c9ta13870f#!divAbstract

 

4. 剑桥大学Nat.Commun.: 光子回收在钙钛矿发光二极管中的作用

最近,钙钛矿发光二极管打破了外部量子效率的20%壁垒。这些高效率不能用光耦合的经典模型来解释。剑桥大学Dawei Di, Felix Deschler & Neil C. Greenham 团队分析了光子回收(PR)在协助钙钛矿发光二极管的发光中的作用。

 

空间分辨的光致发光和电致发光测量与光学建模研究表明,当辐射效率足够高时,捕获在基板和波导模式中的光子的重复性重吸收和重发射显著增强了光提取。通过这种方式,PR可以占总发光的70%以上,这与最近报道的高效率相一致。虽然PR的理论上外耦合效率为100%,但由于从电极吸收的寄生吸收损耗显示出限制了当前器件结构中的实际效率。为了克服当前的限制,研究人员提出了一种未来的配置,该配置具有减小的注入电极面积,以将效率提高到100%。


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The role of photonrecycling in perovskite light-emitting diodes, Nature Communications, 2020

https://www.nature.com/articles/s41467-020-14401-1

 

5. ACS Nano口服硫化银量子点以实现肠道快速摄取并靶向递送至肝内皮细胞

量子点(QDs)可用于生物成像和递送治疗试剂。悉尼大学Victoria C. Cogger教授证明了在口服给药QDs后,它可以被小肠快速吸收并将结合物靶向递送到肝窦内皮细胞(LSECs)或肝细胞。实验利用3H-油酸对QDs进行放射标记,并将其与荧光染料和14C-二甲双胍相结合。实验也比较了被甲醛处理的血清白蛋白(FSA)、明胶、肝素三种生物高分子材料包覆后的QDs的性能。

 

结果表明,QDs通过小肠进入肠系膜静脉是由网格蛋白内吞作用和微胞饮作用所介导的。口服剂量的QDs的60%会在30分钟内迅速分布到肝脏中,而被FSA聚合物包覆的QDs的这一比例则会增加到85%,并且LSECs的吸收摄取也会增加3倍;当QDs被明胶包覆后,肝细胞对其的吸收会从40%增加到85%。而85%的QDs会在给药后24小时内清除。在与QD-FSA结合后,14C-二甲双胍在给药后2h的生物利用度可增加5倍,二甲双胍被LSECs吸收的效率可提高50倍。综上所述,口服包覆有FSA或明胶生物聚合物层的QDs可以对LSEC或肝细胞实现较高的特异性靶向,从而提高了二甲双胍在LSECs中的生物利用度。


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Nicholas J. Hunt, GlenP. Lockwood, Victoria C. Cogger. et al. Rapid Intestinal Uptake and TargetedDelivery to the Liver Endothelium Using Orally Administered Silver SulfideQuantum Dots. ACS Nano.2020

DOI:10.1021/acsnano.9b06071

http://pubs.acs.org/doi/doi/10.1021/acsnano.9b06071

 

6. 武汉理工JACS:CdSe量子点掺杂玻璃的从头算分子动力学

武汉理工大学Chao Liu 巴黎文理研究大学François-Xavier Coudert团队探究了CdSe量子点(QD)与硅酸钠玻璃基质之间界面的局部原子结构。研究人员通过从头开始的分子动力学模拟,确定了结构特性和键长,与先前的实验观察非常吻合。基于对径向分布函数,配位环境和环状结构的分析,研究证明了重要的结构重建发生在CdSe量子点与玻璃基质之间的界面上。

 

CdSe QD的掺入破坏了Na-O键,而更坚固的SiO4四面体被重整。玻璃基质的存在破坏了稳定的Cd-Se的4元环(4MR)和6元环(6MR),并且观察到一个解离的Cd原子在玻璃基质中迁移。此外,在CdSe QD /玻璃界面上观察到了Se-Na和Cd-O键的形成。这些结果极大地扩展了对掺CdSe QD的玻璃的界面结构的理解,并提供了对CdSe QD可能的缺陷结构起源的物理和化学见解,这对高发光CdSe QD掺杂的玻璃的制造很感兴趣。


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Ab initio moleculardynamics of CdSe Quantum Dot-Doped Glasses,J. Am. Chem.Soc. 2020

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b12073

 

7. 吉大&南方科大JACS:发现CsPbBr3钙钛矿量子点的铁电性

卤化物钙钛矿中的铁电光学特性因其在光电和能源应用方面的潜力而备受关注。但是,很少有报道关注全无机卤化物钙钛矿量子点的铁电性。在此,吉林大学Hongming Yuan南方科技大学 Hsing-Lin Wang团队了在CsPbBr3量子点(QDs)中具有出色的铁电性,其饱和极化率为0.25 μC/ cm2

 

研究表明,CsPbBr3量子点的铁电-顺电转换机理可归因于从立方相到斜方相的转变。在斜方晶CsPbBr3中,八面体[PbBr6]4-结构单元的变形和Cs+产生的正电荷和负电荷的中心稍微分开,从而产生铁电性能。从328 K到78 K的可变温度发射光谱显示绿色发光和由于相变而逐渐红移。这一发现为探索高性能多功能材料无机卤化钙钛矿的铁电光学性质开辟了一条途径。


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Evidence forFerroelectricity of All-Inorganic Perovskite CsPbBrQuantum Dots,J. Am. Chem. Soc. 2020

https://doi.org/10.1021/jacs.9b12254

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