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《自然.光子学》《自然.材料》发表我院“材料相变”重要突破

来源:材料科学与工程学院格莱特发布时间:2021-05-21点击:380

相变是材料不同形态之间的转换,是材料科学领域的最基础性的问题,对研究材料结构和性能具有重要理论意义和工程应用价值。通过相变可以精细调控先进结构和功能材料的微观结构,从而把性能调控做到极致。近日,我校材料科学与工程学院/格莱特研究院在相变前沿领域连续取得重大突破,在国际顶级期刊Nature PhotonicsNature Materials上相继发文。

针对显示与照明的共性关键基础白光电光源,材料学院曾海波团队提出单层电致白光新思路,以“Efficient and bright white light-emitting diodes based on single-layer heterophase halide perovskites”为题发表在Nature Photonics上,该论文一作为陈嘉伟、王健(华盛顿大学),通讯作者为徐晓宝、宋继中、David Ginger(华盛顿大学)、曾海波,实现了钙钛矿相变研究三重奏:抑制,调控,协同。该文报道了钙钛矿的相变协同光电效应,研究人员发现钙钛CsPbI3黑相和黄相共存时,会引发两相之间的光电协同效应。基于该效应发展了量子效6.5%,亮度12200 cd m-2的只有单层发光半导体的白光LED。本工作提出的钙钛矿高效电致白光新思路有望促进既促进对低成本、高性能等传统特征白光LED的研发,又促进对立体、透明、柔性照明显示等新一代白光电光源的探索,将在钙钛矿与照明显示交叉领域引起新一波研究热潮。

针对非晶材料相变过程结构单元的演变的实验观测,材料学院兰司教授团队领衔在最新一期《自然·材料》Nature Materials中报道了桥接非晶态与晶态物质的一种手性中程序结构。论文题为“A medium-range structure motif linking amorphous and crystalline state”。南京理工大学为第一通讯单位,兰司教授为该论文第一和共同通讯作者、香港城市大学王循理教授、美国阿贡国家实验室任洋资深物理学家为共同通讯作者。非晶态物质的本质是什么是凝聚态物理的前沿基础科学问题之一。解开非晶态的本质需要先回答非晶态物质是否存在一定空间尺度的结构单元,并按什么规则堆积形成局域有序、长程无序的无定型态结构这些关键问题。为解决上述科学问题,本研究工作在最经典的大块金属玻璃体Pd-Ni-P捕获了一个具有层状周期性结构的亚稳中间态立方相,并利用一系列先进的散射和电镜等结构分析手段,成功解析Pd-Ni-P非晶合金中既存在于立方相又存在于非晶基体中的一种中程序结构(图):一种尺度为12.5 Å的手性六元三帽三棱柱团簇(论文中命名6M-TTP)。中科院物理所谷林研究员、东莞市香港城市大学研究院吴帧舵研究员、南京航空航天大学博士生朱力为论文的共同一作。我校参与该工作的作者还有材料学院/格莱特研究院刘伟教授、孔惠慧教授、刘吉梓副教授、兰司教授课题组博士生刘思楠以及沙刚教授。本论文研究工作获得国家自然科学基金、江苏省自然科学基金杰出青年基金、粤港澳大湾区联合实验室、香港裘搓基金、香港研究基金委、中央高校基础研究基金等支持。


 


 a.曾海波团队及兰司团队论文部分作者合影,从左至右依次为博士生刘思楠、博士生陈嘉伟、徐晓宝教授、兰司教授以及曾海波教授, b.白光LED的器件结构及性能,c.桥接非晶态与晶态的中程序结构单元模型以及该结构存在于非晶态和晶态的直接实验观测证据。


 

【文章链接】

J.W. Chen#, J. Wang#, X.B. Xu*, J.H. Li, J.Z. Song*, S. Lan, S.N. Liu, B. Cai, B.N. Han, J.T. Precht, D. Ginger*, H.B. Zeng*. Efficient and bright white light-emitting diodes based on single-layer heterophase halide perovskites. Nat. Photonics 15, 238244 (2021).

DOI: 10.1038/s41566-020-00743-1.

(https://www.nature.com/articles/s41566-020-00743-1)

 

S. Lan*#, L. Zhu#, Z.D. Wu#, L. Gu#, Q.H. Zhang, H.H. Kong, J.Z. Liu, R.Y. Song, S.N. Liu, G. Sha, Y.G. Wang, Q. Liu, W. Liu, P.Y. Wang, C.-T. Liu, Y. Ren*, X.-L. Wang*, A medium-range structure motif linking amorphous and crystalline states, Nature Materials. 2021.

DOI: 10.1038/s41563-021-01011-5.

(https://www.nature.com/articles/s41563-021-01011-5)

 



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