喬治亞理工學院Nature Synthesis：鈣鈦礦納米棒合成新突破

NSCD 2個月前 (06-02) 745瀏覽

【導讀】

由于鈣鈦礦材料本身的高離子性化合物的屬性，其納米晶的合成化學與傳統高共價性半導體化合物納米晶的合成化學差別較大。如何突破鈣鈦礦高本征結構對稱性和高離子性的限制，合成形貌均勻的高度結構各向異性的一維鈣鈦礦納米棒是深入研究形貌-性能關系的基礎，也是擴展其應用的重要前提。

【成果掠影】

近日，喬治亞理工學院Zhiqun Lin團隊在Nature?Synthesis上發表了新的研究論文，采用一類單分子納米反應容器可以實現形貌均勻的一維鈣鈦礦納米棒的生長并在較大范圍內對納米棒的長徑比進行調控（D≈7-16nm；L≈40-220nm）。在本研究中，作者首先設計并合成了一系列圓柱形單分子雙親納米反應容器。隨后，向該反應容器中填入鈣鈦礦前驅體并進行原位結晶合成了具有不同長徑比的、形貌均勻的鈣鈦礦納米棒。該合成方法不僅可以定制一維鉛基鈣鈦礦納米棒，還可以推廣至合成非鉛鈣鈦礦納米棒。在此基礎上，作者對結構高度各向異性的一維鈣鈦礦納米棒的光電性能進行了系統研究。光譜測試表明，軸向尺寸和徑向尺寸對鈣鈦礦納米棒的光電性能均有影響。其中，減小納米棒徑向尺寸有利于增強量子限域效應，使得激子發光壽命變短同時發光量子效率大幅提升。相反的，納米棒軸向尺寸的增加導致激子壽命變長和量子效率降低，這主要是因為在弱束縛條件下自由載流子被缺陷束縛的概率增加所導致。此外，通過調控長徑比可顯著增強一維納米棒的光學各向異性，獲得具有高偏振度的線偏光。同樣值得強調的是，使用該合成方法可以在鈣鈦礦納米棒表面形成一層polystyrene（PS）殼層，從而大幅提升鈣鈦礦納米棒的光、熱、對極性溶劑的穩定性。相關研究文章以“Metal halide perovskite nanorods with tailored dimensions, compositions and stabilities”發表在Nature Synthesis上。