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    据相识，因为具备优秀的可调控光电特征、以和相对于较好的不变性，二维有机无机杂化卤化物钙钛矿半导体于最近几年来遭到了广泛存眷。

这种质料的最年夜特色即是它拥有杂化布局（即拥有有机无机三明治布局），是以可以将有机质料及无机质料的特征加以优良联合。

最近几年来，美国普渡年夜学窦乐添传授课题组一直致力在设计及合成新型二维钙钛矿质料、研究该类的基天性质、以和摸索相干的光电器件运用。

图 | 窦乐添（来历：窦乐添）

此前，该团队曾经率先提出 有机半导体插层钙钛矿的观点 ，并将多种布局可控的共轭有机半导体单位，引入到这类杂化布局之中 [1]。

同时，他们留意到共轭有机份子之间的彼此作用，能对于二维钙钛矿的结晶历程及晶体生长历程起到较年夜的调治作用。

而且，这类份子之间的彼此作用，能对于中间的钙钛矿层起到很好的掩护作用，从而可以或许极年夜提高钙钛矿层的不变性。

于近期一项研究中，他们原本规划经由过程引入一种更强的份子间作使劲 氢键，来进一步骤节钙钛矿晶体的生长不变性及加强不变性。

经由过程此，他们设计并合成为了一系列带有羧基的有机份子，同时试图将它们引入到二维钙钛矿之中，以便研究份子间氢键对于在钙钛矿晶体生长及物理性子的影响。

果然，他们获得了高质量的单晶，而且确凿不雅测到了份子间氢键的存于，所制备质料的不变性也获得了必然晋升。

可是，出人意表的是他们发明原本应该是薄片状的二维晶体，全数生长成为一维针状晶体。

开初，该团队还有以为这些针状晶体其实不是他们想要的二维钙钛矿布局。

可是，单晶 X 射线布局解析成果显示：这些看似是一维针状晶体的内部，居然连结着二维钙钛矿的晶体布局，也就是说它们应该还有保有二维钙钛矿的光电机能及不变性。

这让课题组一会儿就被这类怪异的一维-二维稠浊布局所吸引。

厥后，经由过程调治有机份子中羧基及卤原子代替基的位置，他们进一步优化了一维纳米晶体的生长，随后险些定量获得了极高质量的二维钙钛矿纳米线。

而经由过程研究晶体布局及晶体生长动力学，该团队也阐了然这类怪异一维-二维稠浊布局的生长机理。

同时，他们还有针对于纳米线的光学性子举行开端研究。成果发明：电子-空穴对于受限在二维量子限域，同时一维纳米布局可以或许形成很好的共振腔，这让纳米线体现出偏振光发射、以和低阈值光放年夜受引发射。

窦乐添暗示： 我小我私家认为这个事情的意义于在：起首，于质料科学里将二维层状质料生长成一维布局是一件很 challenging 的工作，咱们的发明对于在实现这类非凡布局提供了一种新思绪及简朴有用的要领。

其次，这类一维-二维稠浊布局的半导体质料已经经揭示出怪异的光电特征，能为进一步的性子研究及器件运用打下优良的基础。

他暗示，本次杂化质料不仅具有怪异的光电机能，而且具有较低的制备成本及加工成本（可溶液加工）。

是以，这类新型半导体纳米线激光器有望被用在光子电路及光子计较器、激光探测和测距体系、生物医学探测及成像体系等范畴。

（来历：Science）

日前，相干论文以《层状卤化物钙钛矿纳米线的份子模板》（Molecular templating of layered halide perovskite nanowires）为题发 Science[1]。

美国普渡年夜学博士后邵文豪、Jeong Hui Kim 是配合一作，窦乐添担当通信作者。

图 | 相干论文（来历：Science）

据相识，开初邵文豪的课题是经由过程设计更好的钙钛矿发光质料，来加强发光二极管器件的机能。

一最先，他们设计了许多繁杂的份子，不仅合成难度年夜并且很是耗时，做了好久也没有太多进展。

而利用氢键作用来调控份子间作用只是一个 side project ，彻底出在邵文豪的好奇心。

虽然其时的重要项目没有太多进展，可是窦乐添并无打断这个 side project，并赐与邵文豪必然的自由度来摸索新的 idea。

可是，出在项目基金的压力，窦乐添本身也保禁绝是否会于一段时间的摸索之后，打断这个 不主要 的标的目的。

幸运的是，他们很快看到了踊跃的成果，这让他们坚信这个标的目的是值患上摸索的。

窦乐添说： 约莫于 2022 年末，文豪于组会上 present 了很美丽的针状晶体光学照片时，咱们不约而同地感觉应该把重点改成放于这个项目上，同时咱们应该经由过程进一步的优化，来获得更完善的纳米线布局并摸索其光学性子。

自那以后，邵文豪的进展十分飞速，很快就优化出了不错的晶体描摹，并基本阐释清晰了一维生长机理。

（来历：Science）

同时，这个事情也带来了许多新可能。是以，他们还有有许多后续规划等候开展。

好比，设计更好的有机共轭份子，以便进一步加强纳米线的激光机能及不变性。

好比，经由过程调治无机部门的身分及布局，以便调控发光波长，从而能于紫外区域及近红外区域拓展质料的运用领域。

再好比，除了了用在打造纳米激光器以外，这种质料还有有但愿用在光检测器、特别是用在偏振光检测。

固然，除了了研究单根纳米线以外，他们也但愿实现年夜范围纳米线阵列及 on chip integration。

以是咱们很是接待与更多的器件工程师及电子工程师互助来实现这个方针。 窦乐添末了暗示。

参考资料：

1.Nat Chem 2019；Nat Sci Rev 2021

2.https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl0920

转自：DeepTech深科技

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