基础信息

  • 姓名:何桦浚
  • 学号:11426018
  • 成果类别:论文著作类
  • 院系(学园):材料科学与工程学院

成果名称:钙钛矿量子点的受限生长及其显著增强的多光子激发发光性能

      高阶多光子激发(multiphoton excited, MPE, n≥4)上转换发光材料可同时从基态吸收四个以上的低能单色光子,然后通过激发态的辐射跃迁产生高能光子。与单光子激发发光和光学倍频效应相比,MPE发光具有更强的空间限制性,更深的穿透深度,更小的生物损伤、更少的瑞利散射以及不需相位匹配即可实现频率转换等优势,因此高阶MPE发光材料在生物成像、传感、三维光学数据存储、微纳光子集成等方面具有很大的应用潜力。然而,由于实现高阶MPE发光十分困难,至今还难以获得这样的固态单晶材料。

      针对这一难题,材料学院博士生何桦浚和其合作者创造性地通过原位生长方法开发的主客体型金属-有机框架(MOF)和钙钛矿量子点(QDs)杂化单晶MAPbBr3@ZJU-28实现高达五光子激发发光。即预先利用框架微孔吸附Pb2+离子,将含Pb2+离子的金属-有机框架单晶浸泡在MABr溶液中,控制Pb2+离子与MABr在框架内扩散结合,实现了杂化钙钛矿MAPbBr3在金属-有机框架单晶中的受限原位形核生长,成功制得杂化钙钛矿量子点均匀分散的微孔单晶材料MAPbBr3@ZJU-28。由于框架的空间限域和保护作用,这种MOF策略为受限QDs不仅提供高负载浓度,而且还显著减少聚集诱导光猝灭效应、提供有效的表面钝化、并且大大减少QDs与外部不良气氛的接触。这些优势使得MAPbBr3@ZJU-28杂化单晶具有~51.1%的高荧光量子效率、高多光子作用截面、以及优异的发光稳定性。这些发现将钙钛矿QDs的优异发光和非线性光学性能从溶液体系解放到固态单晶体系,为未来光电子和微纳光子集成开发高性能多光子激发杂化单晶材料提供了新的设计思路与理论依据。

      相关成果“Confinement of Perovskite‐QDs within a Single MOF Crystal for Significantly Enhanced Multiphoton Excited Luminescence”已发表于国际顶级期刊Advanced Materials (IF = 21.950;First published: 14 December 2018),并被选为期刊封面重点报道,该论文的第一作者为材料学院博士生何桦浚。