在双层甲型中加入钙钛矿纳米晶体以获得更多耐用性

该图示出了两层塑料和二氧化硅的工作方式，以保护Perovskite材料。

Perovskite NanoCrystals坚持提高各种光电器件 - 从激光到发光二极管（LED） - 但它们耐用的问题仍然限制了材料的广泛商业用途。

佐治亚州理工学院的研究人员展示了一种新的方法，旨在解决材料的耐用性问题：在塑料和二氧化硅制成的双层保护系统内包装钙钛矿。

在今日（2019年11月29日）在学报上发表的研究中，研究团队描述了多步骤方法，以生产出具有强烈抗性湿润环境的钙钛矿纳米晶体。

“钙钛矿纳米晶体高度易受降解的影响，特别是当它们与水接触时，”格鲁吉亚材料科学与工程学教授Zhiqunn林·林德说。“这种双壳系统提供两层保护，同时允许每个纳米晶体保持独特和独立的单元，实现优化光电应用所需的最大表面积和其他物理特性。”

术术长是指材料的晶体结构，通常由三个部分组成：两种不同尺寸的两个阳离子和之间的阴离子。几十年来，研究人员已经测试了用各种化学品替换成结构以实现独特的特性。特别地，含有卤化物化合物如溴化物和碘的钙钛矿可以用作光吸收剂和发射器。

对于本研究，该研究得到了科学研究的空军办公室，国家科学基金会，国防威胁还原机构和能源部，林小组与最常见的卤化物配置之一，由甲基铵形成，铅和溴。

Zhiqun Lin，佐治亚材料科学与工程学院教授。

它们的方法涉及首先形成星形塑料分子，其通过在简单的糖分子上生长21种聚合物臂来通过生长21种聚合物臂来作为“纳米反应器”。然后，一旦将用于二氧化硅和钙钛矿纳米晶体的前体化学物质加载到塑料分子上，化学反应的几个阶段都会产生最终系统。

在星形塑料作为纳米反应器的作用之后，星形成分保持永久连接，几乎像毛发，到钙钛矿。然后将毛发用作第一层保护，排斥水并防止纳米晶体聚集在一起。随后的二氧化硅层还会增加进一步的保护，如果任何水都越过水排斥的塑料毛发。

“普罗夫斯基特纳米晶体的合成和应用是过去五年的一种迅速发展的研究领域，”乔治亚州理学院的纸张和前研究生的同志他说。“我们的策略基于由明智地设计的星形塑料作为纳米反应器，能够在具有复杂架构的高质量钙钛矿纳米晶体中进行前所未有的控制，这在传统方法中无法访问。”

为了测试材料，研究人员用包封的钙钛矿的薄膜涂覆玻璃基板，并进行几种应力测试，包括将整个样品浸入去离子水中。通过在样品上闪烁紫外线，他们发现钙酸盐的光致发光性能从未在30分钟的测试期间从未减弱。为了比较，研究人员还浸入水中未封闭的钙酸盐，并在几秒钟内消失了它们的光致发光。

LIN表示，新方法解除了调整双壳纳米晶体的表面特性的可能性，以提高其在更大范围的应用中的性能。制造来自星形塑料的新钙钛矿纳米晶体的方法也是独一无二的，因为它采用低沸点溶剂，毒性低。未来的研究可用于开发不同的钙钛矿纳米晶体系统，包括全无机钙钛矿，双重钙胞胎和掺杂的钙钛矿。

“我们设想这种类型的Perovskite纳米晶体将为为制造用于生物成像，生物传感器，光子传感器和辐射检测的耐用光电器件，以及下一代LED，激光器和闪烁体，非常有用，”Lin说。“这是因为这些毛茸茸的钙钛矿纳米晶体具有独特的优势，包括高缺陷耐受性，较窄的发射带和高闪烁效率。”

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参考：“对双壳青色卤化物的非致敏途径植入受控尺寸，表面化学和稳定性”的延杰河，Yanjie He，Young Jun Yoon，Yeu Wei Harn，Gill V. Biesold-McGee，Shuang Liang，Chun Hao Lin，Vladimir V. Tsukruk，Naresh Thadhani，Zhiao Kang和Zhiqun Lin，2019年11月29日，科学推进.DOI：
10.1126 / sciadv.aax4424

该研究得到了国家科学基金会（NSF）在授予No.CMMI 1727313，CMMI 19147313，CMMI 19147313，CMMI 1914713，CMMI 19103495，在批准号FA9550-19-1--0317下的科学研究空军办公室，辩护威胁减少机构号HDTRA1-1---0004和美国能源部授予NOS。DE-SC0018611和DE-FG02-90ER46604。内容完全是作者的责任，不一定代表赞助组织的官方意见。