韩克利教授团队揭示发光颜色可调的铯锰溴纳米晶体的相变过程-k8体育

近日，前沿交叉科学青岛研究院韩克利教授团队在发光颜色可调的铯锰溴纳米晶体相变研究中取得新进展。该团队通过控制铯锰溴纳米材料的晶体结构，实现纳米材料的高色纯度的红/绿/蓝光谱调控过程，并对一系列相变过程的机理进行了详细研究和探讨。相关研究成果以“phase engineering of cesium manganese bromides nanocrystals with color-tunable emission”为题发表在《德国应用化学》（angewandte chemie international edition）上。山东大学为该论文的第一完成单位，前沿交叉科学青岛研究院2019级博士研究生孔庆坤为该论文的第一作者，韩克利教授和大连化学物理研究所杨斌副研究员为该论文的共同通讯作者。

含铅卤化物钙钛矿纳米晶体（ncs）因具有较窄发射光谱被广泛应用于发光器件的研究，但由于毒性和稳定性差等问题限制了其发展。尽管非铅金属卤化物材料得到广泛的研究，但因其强电子-声子耦合作用难以达到高的发光颜色纯度。即使改善材料的制备方法（例如掺杂、表面钝化或有机分子取代）可以控制纳米材料的发光性能，但却难以调控材料的发光颜色。因此，合成新型非铅金属卤化物纳米材料，开发颜色可调并具有高纯度发光性能的研究方法对于光学器件的发展具有重要意义。

该团队选择性合成一维(1d) csmnbr₃（红光）和零维（0d）cs₃mnbr₅（绿光）的纳米材料，并用异丙醇诱导1d csmnbr₃（红光）转化成0d cs₃mnbr₅ncs（绿光），同时使用水分子将1d csmnbr₃ncs和0d cs₃mnbr₅ncs转化成0d cs₂mnbr₄·2h₂o ncs（蓝光），从而实现红/绿/蓝光谱转化过程。研究人员发现异丙醇可以使初始的cs₃mnbr₅ncs（含有少量csmnbr₃ncs）晶体重新长大，长大后的纳米晶体展现高的光致发光量子产率，其原因是异丙醇通过剥离1d csmnbr₃ncs（红光）中的mnbr₂，使其转化0d cs₃mnbr₅ncs（绿光），导致晶体再次生长，从而提高了晶体质量和辐射重组速率。此外，水分子可以将1d csmnbr₃ncs和0d cs₃mnbr₅ncs转化为0d cs₂mnbr₄·2h₂o ncs（蓝光）。cs₂mnbr₄·2h₂o ncs在加热脱水步骤中可以逆向转变为csmnbr₃和cs₃mnbr₅相的混合物，并且混合物也可以在异丙醇溶液中转化为cs₃mnbr₅晶体，实现了晶体转变的可逆过程。该体系利用相工程方式实现了晶体的可调光学特性，为光学器件的发展提供了新的研究思路。此外，该策略对于发展空气稳定的含水纳米材料提供了新的研究方法，在防伪材料领域中展现出潜在的应用前景。

上述工作得到了国家重点研究与发展计划项目，国家自然科学基金项目，中国科学院科学仪器发展计划，中国博士后科学基金等支持。

原文链接：