纳米人编辑部对全球重要科研团队2020年代表性成果进行了梳理。今天，我们要介绍的是美国国家科学院院士，美国艺术与科学院院士、上海科技大学物质科学与技术学院院长，加州大学伯克利分校杨培东教授课题组。

杨培东教授是全球顶级纳米科学家，开创并长期领导国际半导体纳米线领域的发展，是纳米光子学、纳米催化以及人工光合作用领域的国际领军人物之一。杨培东教授课题组长期致力于基于半导体纳米线的能源、光学、催化等领域的研究，尤其是在人工光合作用、纳米催化、纳米光子学、太阳能电池、热电材料、纳米流体等领域。尤其值得一提的是，杨培东教授近年来聚焦于将自然和科技进行完美的结合，通过人工光合作用将太阳光转变为液体燃料，也就是像植物一样通过“光合作用”来获取人们社会所需要而日益枯竭的能源，并为太空探索提供能源支撑。

杨培东教授32岁入选世界100位顶尖青年发明家，33岁成为加州大学伯克利分校终身教授，36岁获得“青年诺贝尔奖”，41岁当选美国艺术与科学院院士，44岁获得麦克阿瑟“天才奖”，45岁当选美国国家科学院院士，在汤森路透2000-2010年全球顶尖材料科学家榜单中排名第一，全球顶尖化学家榜单中排名第十，担任JACS副主编，是诺贝尔奖的有力竞争者。

杨培东院士课题组部分代表性研究成果包括但不限于：

由于杨培东院士成果颇丰，在诸多领域均有重要成果，此处仅列举其中几种，欢迎大家留言补充。

1）世界首次发明半导体纳米线激光器，在纳米光子学领域引起革命性突破。

2）世界首次将半导体纳米线用于太阳能转化为燃料，并实现了自光敏化自供能复制的生物/无机协同半人工光合作用，长期领导人工光合作用领域的发展。

3）原创性提出了一系列合成低维钙钛矿纳米材料领域的新技术，首次合成超薄二维钙钛矿纳米结构，首次溶液法合成CsPbX₃纳米线，首次溶液法合成钙钛矿纳米棒阵列。

4）发展了一系列贵金属纳米晶表面结构对催化性能调控的新策略。

5）提出了一系列Ag纳米晶控制自组装调控等离激元光学的新方法。

此外，杨培东院士课题组在能源、环境等相关领域进行了大量科学探索、深度创新和产业化推动，在废热转化，太阳能电池、电催化等诸多领域都取得了一系列重要进展。因篇幅原因，此处不做详细介绍。

有鉴于此，纳米人编辑部简要总结了杨培东院士课题组2020年部分重要研究成果，供大家交流学习。

1）由于相关论文数量较多，本文仅限于通讯作者文章。

2）由于学术有限，所选文章及其表述如有不当，敬请批评指正。

3）由于篇幅限制，部分成果未列入编号，仅以发表截图展示。

2020年，杨培东院士团队主要专注于能源转化以及钙钛矿等相关领域的研究，取得的重要成果包括但不限于：

1）在能源转化方面，发展了一系列CO₂还原制高价值化学品以及燃料电池ORR催化转化新技术，并系统梳理了半人工光合作用以及纳米催化表界面调控策略的前世今生。

2）在钙钛矿材料领域，发展了多种单晶和纳米晶合成策略，并在钙钛矿纳米光学的机制研究方面取得系列突破。

其中，2020年最具代表性成果包括但不限于：

1. 发展了一种纳米粒子-配体组装体类酶催化剂，大幅提高CO₂到CO的选择性。

2. 构建了一种以商业铜粉和银粉为原料的双组分串联催化体系模型，用于高速率CO₂电解制多碳化学品。

3. 首次报道了Au₂₂(SG)₁₈纳米簇的合成以及界面上的动态变化。

4. 成功合成了二维Ruddlesden-Popper单晶，并实现了高色纯度的蓝光LED。

5. 揭示了卤化物钙钛矿纳米晶发光机制。

以下分为三个方面展开：

PartⅠ 代表性成果

Part Ⅱ 能源催化

Part Ⅲ 钙钛矿

2020年代表性成果1

类酶催化剂增强CO₂制CO

自从20世纪80年代以来，科学家就从未停止过对CO₂电化学还原的追逐。由于HER的激烈竞争，水代替了CO₂的还原，能源效率仍然受到限制。2020年，加州大学伯克利分校杨培东教授等人报道了一种纳米粒子-配体组装体，可以最大程度地减少HER，并有效提高CO₂转化为CO的选择性。在水溶液中的边缘过电位和起始过电位低至27 mV时，对CO的选择性高达99%。此外，在中性介质的气体扩散环境中，NOLI在高电流密度下也获得了超高的CO选择性(在400 mA  cm⁻²时达到98.1%)。

2020年代表性成果2

串联催化剂增强CO₂制多碳化学品

串联电催化通过多组分催化剂设计，将复杂化学途径中的各个步骤解耦，这一概念对高速率CO₂电还原为多碳（C₂₊）产物具有极大的吸引力。2020年，加州大学伯克利分校杨培东教授报道了一种在碱性电解液中以商业铜粉和银粉为原料的双组分催化体系模型，极大地提高了CO₂电还原为多碳（C₂₊）产物的选择性。

2020年代表性成果3

Au₂₂纳米团簇界面动态变化

对于结构确定的金纳米簇材料，其中比较重要的是在催化反应过程中从原子级精度对结构演变行为表征，加州大学伯克利分校杨培东等首次报道了Au₂₂(SG)₁₈纳米簇的合成以及界面上的动态变化。在加热和有氧的环境中，Au₂₂纳米簇的连续性的和pH相关的结构转变，为设计在催化反应等过程中自适应的Au纳米材料提供了经验。

2020年代表性成果4

单晶二维RP相高色纯度蓝光钙钛矿LED

实现基于钙钛矿的高色纯度蓝光发光二极管（LED）仍然具有挑战性。加州大学伯克利分校的杨培东和斯坦福大学Michael F. Toney团队成功合成了一系列蓝光二维Ruddlesden-Popper单晶及制备了高色纯度的发蓝光LED。为了理解潜在的机制，研究人员进一步阐明了温度诱导的器件退化机制。

2020年代表性成果5

卤化物钙钛矿纳米晶发光机制

载流子复合是控制半导体光学特性的关键过程，对于低维半导体系统中缺陷和界面的影响的定量理解仍然不甚明了。有鉴于此，加州大学伯克利分校杨培东等人开发了一个由化学可调，高度发光的卤化物钙钛矿纳米晶体组成的模型系统，以说明载流子扩散和材料尺寸对载流子复合动力学和发光效率的作用。

Part Ⅱ 能源催化

以纳米催化剂表界面调控和人工光合作用技术为代表的能源催化转化，一直是杨培东院士课题组的重要研究方向之一。2020年，杨培东院士课题组主要在CO₂还原、ORR、半人工光合作用等方面取得重要突破，尤其是在CO₂还原领域取得系列进展，并系统梳理了半人工光合作用以及纳米催化表界面调控策略的前世今生，具体如下：

类酶催化剂增强CO₂电催化选择性丨Nature Energy

将二氧化碳电催化转化为燃料和化学品，是存储可再生能源和合成增值产品的一种重要途径。自从20世纪80年代以来，科学家就从未停止过对CO₂电化学还原的追逐。由于HER的激烈竞争，水代替了CO₂的还原，能源效率仍然受到限制。特别是在大规模应用所需要的高还原电流密度时，HER的影响尤其重要。大自然中具有复杂的纳米级环境并允许实现高反应效率的酶催化剂为我们提供了灵感，但是在合成催化剂中实现类似酶催化的环境具有挑战性。

有鉴于此，加州大学伯克利分校杨培东教授等人报道了一种纳米粒子-配体组装体，可以最大程度地减少HER，并有效提高CO₂转化为CO的选择性。配体封端的胶体金属纳米颗粒被用来形成NOLI。例如，为了生成Ag-NOLi，采用十四烷基膦酸(TDPA)配体合成的Ag纳米颗粒被用作前体，而为了促使Ag-NOLi的形成，研究人员将Ag NPs组装在碳纸载体上，使NPs彼此连接成阵列。NOLI包括金属纳米颗粒表面和在其附近的分离的配体层。这种中间层具有独特的赝电容特性，脱溶的阳离子被插入其中，形成了一种活性中心构型，使催化剂在原始金属表面和带有拴系配体的纳米颗粒上的催化转化率分别提高了两个数量级和一个数量级。NOLI在水溶液中的边缘过电位和起始过电位低至27 mV时，对CO的选择性高达99%。此外，在中性介质的气体扩散环境中，NOLI在高电流密度下获得了超高的CO选择性(在400 mA  cm⁻²时达到98.1%)。

Dohyung Kim, Sunmoon Yu et al. Selective CO₂ electrocatalysis at the pseudocapacitive nanoparticle/ordered-ligand interlayer. Nature Energy 2020.

DOI：10.1038/s41560-020-00730-4

https://www.nature.com/articles/s41560-020-00730-4

Cu-Ag串联商业催化剂实现高速率CO₂电解制多碳化学品丨 Joule

串联电催化通过多组分催化剂设计，将复杂化学途径中的各个步骤解耦。这一概念对高速率CO₂电还原为多碳（C₂₊）产物具有极大的吸引力。针对串联策略是否可用于高速率的CO₂还原，加州大学伯克利分校杨培东教授报道了一种在碱性电解液中以商业铜粉和银粉为原料的双组分催化体系模型。 

与单独的Cu相比，串联催化剂在CO₂电解过程中，流向C₂₊产物（C₂H₄、C₂H₅OH和CH₃COOH）的部分电流显著增加，同时选择性向C₂H₄上的含氧化合物转移。与先前的Cu-Ag研究不同，电解后表征和CORR的控制实验结果表明，Cu和Ag在该体系中可独立工作，从而使Ag产生的局部CO与Cu上的C-C键合在一起，是高速率生产C₂₊的关键。对C₂₊产物的归一化内在活性表明，对于Cu催化的C₂₊生产，在CO₂RR串联生产中Ag产生的微环境优于纯CO₂和CO气氛。

Chen et al., Cu-Ag Tandem Catalysts for High-Rate CO₂ Electrolysis toward Multicarbons, Joule (2020)

DOI：10.1016/j.joule.2020.07.009

https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.07.009

电化学加扰的无序纳米晶体对CO₂到多碳具有催化活性丨PNAS

促进C–C键的形成是CO₂到多碳（CO₂到C₂₊）的电还原过程的关键问题之一。在开发用于CO₂到多碳（CO₂到C₂₊）化学品的电催化剂研究中，块状派生的铜基电极已经取得了巨大的进展。理解铜纳米催化剂上普遍存在结构动力学，对CO₂还原过程内在活性的影响具有重要意义。有鉴于此，加州大学伯克利分校，劳伦斯伯克利国家实验室杨培东教授进一步探索了先前报道的在二氧化碳电还原条件下Cu NP整体结构转变过程。

通过密切跟踪动态材料在电解过程中的状态，可以发现材料的异位结构特征（即报道的单晶氧化物纳米立方体），并确认该特征对于C₂₊活性催化剂是唯一的。同时，确定该特征是由去除偏压后的氧化作用引起的。因此，采用化学钝化技术来阻止这种氧化。随后的钝化非原位表征揭示了第二个特征：由于低结晶度或富集紊乱，其固有C₂₊活性比结晶对应物提高了7倍。原位表征表明，无序状态部分的出现是由于初始状态的高迁移率导致的，因此可以在数秒的时间尺度上迅速转变。这三种表征共同说明了一种称之为“电化学加扰”的现象，其中阴极偏压会诱导纳米晶体快速融合成活性无序状态，在暴露于环境条件下极易同时发生氧化和结晶。也就是说，无序的铜结构促进了由CO₂形成C–C键，而电化学纳米晶体的加扰是制造此类催化剂的途径。

Li, Yifan, et al, Electrochemically scrambled nanocrystals are catalytically active for CO₂-to-multicarbons, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020

DOI：10.1073/pnas.1918602117

http://www.pnas.org/content/early/2020/04/15/1918602117

Pt-Co纳米框架用作高性能燃料电池电催化剂丨Nano Lett.

Pt基合金在燃料电池领域具有极大的应用潜力，尤其是对阴极的氧还原反应（ORR）和阳极的甲醇氧化反（MOR）。合理的设计Pt基合金的组成和形貌对提高催化性能至关重要。有鉴于此，加州大学伯克利分校杨培东教授团队通过化学刻蚀实心菱形十二面体Pt-Co合金中的Co合成Pt-Co纳米框架，所得材料在ORR和MOR反应中表现出优异的性能。

在酸性电解液中，所得的Pt-Co纳米框架表现出优异的ORR性能，其初始质量活性高达 0.40 A mgPt-1，经过10000次循环后，其质量活性仍有0.34 A mgPt-1的保持。在碱性电解液中，纳米框架的MOR质量活性高达4.28 A mgPt-1，是商业化Pt/C催化剂的4倍。实验结果表明纳米骨架与含碳毒化中间体的弱相互作用有助于增强MOR性能。更重要的是，Pt-Co纳米框架在长时间循环测试中表现出优异的稳定性，这可以归因于电化学过程中可以忽略不计的Co溶解。

Shouping Chen et al. High-Performance Pt−Co Nanoframes for Fuel-Cell Electrocatalysis. Nano Lett., 2020.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b05251

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b05251

Au纳米簇加热过程中的结构演变丨JACS

对于结构确定的金纳米簇材料，其中比较重要的是在催化反应过程中从原子级精度对结构演变行为表征，加州大学伯克利分校杨培东等首次报道了Au₂₂(SG)₁₈纳米簇的合成以及界面上的动态变化。在加热和有氧的环境中，Au₂₂纳米簇的连续性的和pH相关的结构转变，作者通过ESI-MS和UVVIS方法对Au₂₂转变为Au(I)SR物种的过程进行表征。通过对Au₂₂界面上进行调控，作者通过动力学方法对Au₂₂的变化过程进行表征。这项系统性的研究结果显示了纳米簇的结构转变过程，为设计在催化反应等过程中自适应的Au纳米材料提供了相关经验。

12.5 mM HAuCl₄·3H2O和7.5 mM谷胱甘肽溶解在水中，随后通过1 M NaOH溶液pH值调节至12，随后立即加入新制NaBH₄溶液，发现溶液颜色变为橙红色。通过0.33 M HCl溶液将pH值调节至2.5，通过在溶液中加入甲醇并进行离心得到Au₂₂(SG)₁₈纳米簇材料。分别将0.15 mg/mL Au₂₂(SG)₁₈溶液加热35 ℃，43.5 ℃，52 ℃，60 ℃，通过UVVIS对溶液变化进行记录：每隔12 h对35 ℃溶液记录；0~16 h过程中每小时记录/16~107 h过程中每隔7 h进行记录；对52 ℃溶液在0~18 h内每小时进行记录；对60 ℃溶液在0~9 h内每小时进行记录。

Bei Zhang, Chubai Chen, Wesley Chuang, Shouping Chen, and Peidong Yang*. Size transformation of Au₂₂(SG)₁₈ nanocluster and its surface sensitive dynamics, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI：10.1021/jacs.0c03919

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03919

密堆积纳米线-细菌杂化材料用于高效人工光合作用丨Joule

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435120300933?via%3Dihub

生物/半导体协同光催化合成丨Nature Catalysis

通过太阳光生成高附加值的化学品，将太阳能储存在化学键中还未达到实际应用的要求。化学研究者通过模拟自然过程中的光催化过程，用半导体纳米材料实现了光催化反应（分解水，CO2转化等）。光半导体/生物复合体系实现了将生物基细胞催化剂和半导体纳米材料复合，其中生物酶实现提高产物选择性，并降低转化过程中的活化能，半导体纳米粒子能够稳定和高效的吸收光能量。

加州大学伯克利分校杨培东综述报道了利用半导体/生物复合体系实现利用光能量将N₂，H₂O，CO₂等转化为高附加值化学品（value-added chemical）的体系和方法。对亲电有机生物体（electrotrophic organism）与光电极的复合作用进行总结。详细阐述了光敏微生物机制在光催化过程中的动态变化过程，并对电荷转移机理和细胞保护机制的发展进行研究。最后，作者对生物光催化体系的发展趋势和改善方法进行总结和展望。

光电化学半导体/生物复合结构（Photoelectrochemical semiconductor biohybrids）:目前的无机材料基催化体系中能够对CO₂进行转化，但是这些反应中产物一般为CO或者甲酸，并且选择性较差，法拉第效率很低。生物有机体中通过酶能够实现将CO₂通过转化并实现非常高的反应选择性，这是由于酶结构催化位点具有疏水结构并能通过立体位阻效应影响产物的选择性。并且，未饱和配位的氨基酸能够稳定中间体，并改善电子和氢的转移过程。酶结构对环境展现了独特的反应能力，通常生物体中酶通过和其他蛋白质配合，体现协同作用。因此，将生物酶结合到光电极上可能展现非常好的效果。通常，细胞中的生物酶结合能够通过复制和自愈作用提高稳定性。卵原性产乙酸菌（acetogen Sporomusa ovata）被负载到石墨电极上生成乙酸，并通过优化电极结构、形貌，优化乙酸菌的浓度并进行修饰，改善了反应活性。巴氏甲烷菌（Methanosarcina barkeri）被用于和Pt基、Ni基电极配合，将CO₂转化为CH₄，法拉第效率高达81 %，电流密度为-0.29 mA/cm²）。此外，Ralstonia eutropha（富营养小球藻）、Xanthobacter autotrophicus（自养黄杆菌）等也被应用于无机半导体/生物复合催化体系中。

全细胞光敏化体系（Whole-cell photosensitization）: 蓝细胞（Cyanobacteria）被用于将CO₂转化为碳氢化合物，并且其能够在吸收光的同时作为CO₂催化位点。通过将蓝细菌类囊体膜（cyanobacteria thylakoid membranes）上负载Pt纳米粒子，并将其和PSI、PSII体系结合，成功实现了光催化分解水生成H₂。有研究实现了通过将固氮酶（nitrogenase）和CdS结合，实现了将N₂还原生成NH₃。但是这种将全细胞体系和纳米粒子的结合体系中容易被降解，稳定性较差。莫雷利亚热乙酸（Moorella thermoacetica）（非光活性细胞）和CdS配合实现将CO₂转化为多碳乙酸。pal红假单胞菌（Rhodopseudomas palustris）和CdS复合结构被开发实现了自身光敏化能力，并提高了的生成C2+物种的能力，比自然结构的性能更高（光催化性能提高值1.67 %）。反硝化硫杆菌（Thiobacillus denitrificans）通过和CdS配合，实现了在光催化条件下将NO₃^-还原为N₂O。除了CdS，其他无机半导体材料也被应用于光催化体系中，比如Au纳米簇，InP纳米粒子，CdSe，Cu₂ZnSnS4等复合纳米材料。总之，通过将不同的细胞与无机半导体材料配合，实现了生成乙酸、PHB、H₂、甲酸、丙醇、己糖、丁二醇等物种。

电荷转移过程（Charge transfer）:通过细胞/无机半导体复合体系，实现了对生物/无机材料界面上电荷传输的光谱学研究（瞬态吸收光谱TA、时间分辨红外光谱TRIR）。

细胞保护策略（Cytoprotection）:细胞体系通过组装到MOF材料、水凝胶（hydrogel）中实现了对细胞结构的保护。

Stefano Cestellos-Blanco; Hao Zhang; Ji Min Kim; Yue-xiao Shen; Peidong Yang*. Photosynthetic semiconductor biohybrids for solar-driven biocatalysis. Nature Catalysis, 2020, 3, 245–255.

DOI: 10.1038/s41929-020-0428-y

https://www.nature.com/articles/s41929-020-0428-y

纳米催化中的表界面控制丨 Chem. Rev.

非均相催化剂的表面和界面对其性能至关重要，因为它们通常被认为是催化反应的活性中心。随着纳米科学的发展，调节纳米结构的表面和界面的能力为开发和优化多相催化剂提供了一种通用的方法。

有鉴于此，加州大学伯克利分校杨培东教授等总结了氧还原反应（ORR），电化学CO₂还原反应（CO₂RR）和串联催化纳米颗粒催化剂的表面和界面控制。作者从ORR在纳米级表面上的活性开始，然后集中介绍了优化Pt基催化剂性能的方法，包括合金化，核壳结构和高表面积开放结构。对于CO₂RR，其催化剂的表面组成起主要作用，作者介绍了其反应基础和不同纳米金属催化剂的性能。对于串联催化，其单个纳米结构中的相邻催化界面催化顺序反应，作者描述了其概念和原理，催化剂合成方法以及在不同反应中的应用。

Chenlu Xie, Zhiqiang Niu,Dohyung Kim, Mufan Li, Peidong Yang*, et al. Surface and Interface Controlin Nanoparticle Catalysis. Chem. Rev. 2020, 120, 2, 1184–1249

DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00220

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.9b00220

Part Ⅲ 钙钛矿

杨培东院士课题组长期致力于低维钙钛矿材料和阵列的合成，及其在纳米光学和能源等领域的应用。2020年，杨培东院士课题组主要在钙钛矿纳米光学领域取得重要突破，包括钙钛矿纳米阵列图案化策略，单晶二维RP相钙钛矿蓝光LED，以及低维钙钛矿发光机制研究，具体如下：

可规模化的CsPbX₃钙钛矿纳米阵列的两步图案化丨ACS Nano

卤化物钙钛矿具有许多重要的光电特性，包括高发光效率、高吸收系数、色纯度和可调的发射波长，这使该材料有望用于光电应用。但是，仍无法精确控制卤化钙钛矿的大规模图案化生长，这限制了其在各种设备应用中的潜力。有鉴于此，加州大学伯克利分校杨培东团队报道了一种铯铅卤化钙钛矿单晶阵列生长的图案化方法，这种大规模构图方法为研究基于钙钛矿的新型光电应用的基本特性提供了全新的平台。

该方法包括两个步骤：卤化铯盐阵列的构图和化学气相传输（CVT）工艺（将铯盐阵列转化为单晶钙钛矿阵列）。研究表征确认了合成的钙钛矿阵列的化学组成和光学性质。这种图案化方法可以对单晶铯铅卤化钙钛矿阵列进行图案化，其间距从2 µm至20 µm可调，晶体尺寸从200 nm至1.2 µm可调，产率极高，几乎所有阵列中的每个像素都转化成了钙钛矿晶体。

Chung-KuanLin et al. Two-Step Patterning of Scalable All-Inorganic Halide Perovskite Arrays, ACS Nano 2020.

DOI:10.1021/acsnano.9b09685.

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b09685

单晶二维RP相钙钛矿蓝光LED的结构和光谱动力学丨Science Advances

实现基于钙钛矿的高色纯度蓝光发光二极管（LED）仍然具有挑战性。加州大学伯克利分校的杨培东和斯坦福大学Michael F. Toney团队成功合成了一系列蓝光二维Ruddlesden-Popper单晶及制备了高色纯度的发蓝光LED。尽管此方法成功地实现了基于不同层厚度的一系列带隙发射，但在施加高偏压下，器件仍然遭受传统的温度诱导器件退化机制的困扰。

为了理解潜在的机制，研究人员通过研究晶体结构和光谱演化动力学，通过原位温度依赖性单晶X射线衍射，光致发光（PL）表征和密度泛函理论计算，进一步阐明了温度诱导的器件退化。由于[PbBr₆]₄^-八面体的倾斜和有机链的紊乱，温度升高，PL峰变得不对称加宽，并具有明显的强度衰减，这导致带隙减小。这项研究表明，在LED工作条件下进行热量管理是维持高亮度发光的关键因素。

Structuraland spectral dynamics of single-crystalline Ruddlesden-Popper phase halideperovskite blue light-emitting diodes，Science Advances，2020

DOI:10.1126/sciadv.aay4045.

https://advances.sciencemag.org/content/6/4/eaay4045

低维卤化物钙钛矿纳米结构中激子复合动力学的尺度定律丨JACS

载流子复合是控制半导体光学特性的关键过程，对于低维半导体系统中缺陷和界面的影响的定量理解仍然不甚明了。有鉴于此，加州大学伯克利分校杨培东等人开发了一个由化学可调，高度发光的卤化物钙钛矿纳米晶体组成的模型系统，以说明载流子扩散和材料尺寸对载流子复合动力学和发光效率的作用。

该新合成方法提供了一个良好控制的胶体系统，该系统由纵横比，卤化物组成和表面条件不同的纳米晶体组成。使用该系统，研究人员揭示了相对于纳米晶体的长宽比的光致发光量子产率和辐射寿命的比例定律。本文推导的缩放定律不仅是现象学上的观察，而且被证明是一种以定量和可解释的方式解开微观系统载流子动力学的强大工具。研究人员对模型系统和理论公式的研究揭示了尺寸是对载流子动力学的隐性约束，并确定了扩散长度是区分纳米级和宏观载流子行为的重要参数。不同尺寸范围内载流子动力学的概念区别为涉及复杂微结构的光学设备提供了新的设计规则。

Mengyu Gao et al. Scaling Laws of Exciton Recombination Kinetics in Low Dimensional Halide Perovskite Nanostructures, J. Am. Chem. Soc. 2020.

DOI: 10.1021/jacs.0c02000

https://doi.org/10.1021/jacs.0c02000

全无机卤化物钙钛矿的相变和阴离子交换丨Acc. Mater. Res.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.0c00009

类液相界面介导卤化铅钙钛矿的结构相变丨Matter

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238520303738?via%3Dihub

除此之外，杨培东教授课题组2020年在人工光合作用、一维纳米材料、钙钛矿太阳能电池等领域还取得了其他重要成果，由于内容较多，在此不一一列出。感兴趣的读者可前往杨培东教授课题组网站学习。

杨培东院士课题组主页：

http://www.cchem.berkeley.edu/pdygrp/main.html

重要理念

有人曾问杨培东，他和马云有什么共同点。他回答说：原创和冒险。

原创，是杨培东一以贯之的重要科研原则。他说：科学是做从0到100的探索。科研就要有辨识度，不能脸谱化，要在15秒钟让人想起你做了什么，而这一切，都归根于2个字：原创。

至于冒险，他说：我喜欢尝试新的东西，并且不怕失败。当时做人工光合作用，就是一个典型的案例，一个天方夜谭式的天马行空的想法，在质疑和嘲笑声中一步步成为现实，并引领科研发展的趋势和潮流。

或许，每个做科研的人都应该有自己的主见，不随波逐流盲目跟风。一旦做成功了，就是对人类的贡献；做不好，也可以学到很多新东西。

杨培东院士简介

杨培东（Peidong Yang），国际顶级纳米材料科学家。1988年考入中国科学技术大学应用化学系，1993年赴美国哈佛大学求学，1997年获哈佛大学化学博士学位。2012年当选美国艺术与科学院院士，2016年当选美国国家科学院院士。