近日，西北工业大学黄维院士团队联合发表2篇高水平论文，聚焦钙钛矿LED的效率纪录和在有机室温磷光（有机长余辉）等领域，相关成果于8月23日，分别在国际知名学术刊物《自然-通讯》《自然-材料》发表。

其中，黄维院士和南京工业大学王建浦教授、王娜娜教授团队设计具有氨基和羧基双官能团的新型添加剂分子，制备的近红外钙钛矿LED器件外量子效率达到22.2%，刷新了钙钛矿LED的效率纪录。

据悉，发光二极管（LED）可高效地将电能转化为光能，被广泛应用于照明、平板显示等。近年来，基于金属卤化物钙钛矿的新型LED器件性能提升迅速，效率正逐渐接近商业化的有机发光二极管（OLED）。在钙钛矿光电器件领域，引入添加剂进行缺陷钝化是实现高质量钙钛矿材料的有效策略，然而目前对添加剂如何诱导钙钛矿材料形成高质量晶体尚不清晰。

针对此问题，研究团队通过研究钙钛矿前驱体溶液中各组分的化学作用和薄膜生长中的晶体演化过程，发现含氨基官能团添加剂可以和前驱体组分FAI形成强氢键中间体，此中间体一方面在薄膜生长初期作为前驱体-空气界面晶体生长的模板，另一方面可以抑制前驱体溶液中的均相成核，诱导钙钛矿垂直取向生长形成低维中间相，最终在退火过程中形成结晶性高、晶界少的高取向钙钛矿晶体。而含羧基官能团添加剂与钙钛矿前驱体组分的作用较弱，对晶体生长过程影响较小，主要起到缺陷钝化的作用。

这一研究成果刊登在《自然-通讯》（Nature Communications）上，朱琳博士、曹慧、薛晨博士为该论文共同第一作者。此工作给出了一种添加剂筛选的普适性方法，对实现高性能钙钛矿光电器件具有重要意义。（原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-25407-8）

黄维院士和南京工业大学安众福教授团队与新加坡国立大学刘小钢教授合作，在有机室温磷光（有机长余辉）领域取得重大突破。相关研究成果以题为“Confining isolated chromophores for highly efficient blue phosphorescence”在线发表在《自然-材料》（Nature Materials）上。研究团队创造性地提出了“发色团限域”策略，构筑了新型离子晶体磷光材料，实现了长寿命、高效率的蓝色室温磷光，展现了该类材料在信息安全、余辉显示等领域的应用潜力。

近年来，有机室温磷光材料受到了广泛关注，连续两年（2019和2020年）被中国科学院与科睿唯安联合发布《研究前沿》评选为化学与材料科学领域Top10热点前沿。如何构筑长寿命、高效率的蓝色室温磷光是无重原子有机磷光材料领域面临的挑战之一。针对上述挑战，研究团队基于前期对聚集态磷光的深入理解和对低温77K下溶液单分子态磷光现象的深度思考，基于强作用力的离子键，他们提出“发色团限域”策略，成功构筑了具有分子态高效室温磷光的有机离子晶体材料。研究发现抗衡离子对分子态发色团的孤立限域作用是实现高效率蓝色室温磷光的关键。他们通过调节抗衡离子和发色团单元，实现了高达96.5%的蓝色室温磷光。鉴于有机离子晶体的高效长余辉和水溶性特征，实现了材料在防伪、指纹识别等领域的多功能应用。通过电流驱动和系统控制，他们首次实现了材料在余辉显示领域的应用。相关探索研究对理解有机磷光材料分子结构、堆积方式与发光性能的关联机制具有重要意义，同时为纯有机室温磷光材料迈向新应用奠定了基础。（文章链接：https://www.nature.com/articles/s41563-021-01073-5）

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