我科研團隊在光學材料領域取得創新性突破

2020-11-12 光明網

探索研發先進光學材料一直是科研人員的不懈追求。近日，我國科研團隊在光學材料製備領域取得創新性突破：基於此項研究生產的太陽能電池有了更高的功率轉換效率，並在降低器件衰減等方面取得顯著效果，這將有望進一步推進太陽能電池和其他鈣鈦礦基光電器件（如探測器、發光二極體、雷射器等）的研究發展。相關成果已發表至國際科學期刊 Nature Energy。

研究人員介紹，二維Ruddlesden–Popper型層狀金屬滷化物鈣鈦礦是一種以有機長鏈胺作為間隔離子的二維鈣鈦礦材料，其優異的光電性能和穩定性得到了研究人員的廣泛關注。

目前，基於液相法製備的二維Ruddlesden-Popper層狀鈣鈦礦薄膜均由多相混合量子阱結構組成，即目標量子阱結構與實際獲得的相結構有很大不同。儘管鈣鈦礦前驅體溶液是嚴格按照化學計量比的方式配置，但也難以在沉積的過程中直接形成目標設計的純相量子阱薄膜。薄膜中夾雜的其他多相鈣鈦礦成分對鈣鈦礦器件的性能和穩定性都有極大的負面影響。同時，二維本徵結構的光物理性質被其他混雜相尤其是三維相所掩蓋。研究人員一直致力於製備純相二維鈣鈦礦薄膜(phase-pure QWs)，但是到目前為止還無法實現。

針對這一世界性科學難題，近日南京工業大學黃維院士、陳永華教授與澳門大學邢貴川教授合作，通過引入熔融鹽間隔陽離子源乙酸丁胺來替換傳統的碘化丁胺，利用乙酸丁胺與鈣鈦礦骨架間的強離子配位，形成了中間相分布均勻的凝膠。允許了具有垂直排列晶粒的純相量子阱薄膜從各自的中間相結晶，實現了一系列不同量子阱寬度的純相二維Ruddlesden-Popper鈣鈦礦薄膜及其高效的鈣鈦礦太陽能電池應用。基於這種鈣鈦礦薄膜的太陽能電池器件實現了高達16.25%的功率轉換效率以及1.31 V的高開路電壓。在溼度為65±10%的環境下連續運行4680小時，在85℃的環境下連續運行558小時，或是在連續光照1100小時後，器件的效率衰減均不到10%。該研究展示的純相量子阱將促進太陽能電池和其他鈣鈦礦基光電器件（如探測器、發光二極體、雷射器等）的發展。相關論文已發表至最新一期的 Nature Energy上。

研究人員認為，通過引入熔融鹽間隔分子，可以實現純相的具有單一阱寬的量子阱薄膜的製備。與傳統採用真空沉積法製備的全無機量子阱相比，有機-無機金屬滷化物鈣鈦礦純相量子阱在溶液可加工性、低溫製造和原子層精度等方面有極大進步。這種純相量子阱製備方法，將進一步促進太陽能電池和其他鈣鈦礦基光電器件（如探測器、發光二極體、雷射器等）的發展。（光明日報全媒體記者 張亞雄）

來源： 光明日報客戶端

相關焦點

  • 打造瑰麗的「水晶宮」 ——記山東大學晶體材料科研創新團隊
    由於能夠實現光、電、磁、熱、聲和力的相互作用和轉換，晶體成為電子器件、半導體器件、固體雷射器件及各種光學儀器等工業的重要材料，被廣泛地應用於通信、光學、物理、化學、醫學、安檢、建築、軍事技術等領域。陶緒堂等晶體材料科研創新團隊所在的山東大學晶體材料國家重點實驗室就恰似一座瑰麗的「水晶宮」。
  • 蘇州醫工所技術創新取得重大突破 高端光學顯微鏡有了「中國造」
    中國江蘇網12月27日訊 26日,蘇州高新區傳來消息:「超分辨顯微光學核心部件及系統研製」通過專家組驗收!　　這是由中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所承擔的國家重大科研裝備研製項目,它標誌著我國在高端超分辨光學顯微鏡的研製方面擁有了自主創新能力。
  • 上海交大研究團隊在合成光學活性無機材料方面取得突破
    具有光學活性的無機材料根據電磁波與材料的相互作用機理的不同，可以分為基於散射的、折射的以及吸收的光學活性材料。手性無機納米材料表現出了特殊的電學、光學、催化等性質，在非線性光學、不對稱催化以及手性拆分等領域有著更加廣泛的應用前景。因而，設計合成具有光學活性的花狀手性無機納米材料不但具有重要的基礎理論意義，也具有巨大的潛在應用價值。
  • 清華材料學院周濟等在人工非線性光學材料方面研究取得突破
    清華材料學院周濟等在人工非線性光學材料方面研究取得突破清華新聞網4月18日電 4月17日，清華大學材料學院周濟教授課題組在物理學期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發表題為「由電磁耦合超構分子產生的人工非線性」（Artificial Nonlinearity Generated
  • 西安交大科研團隊在柔性自支撐鐵性薄膜領域取得新進展
    隨著柔性電子技術的飛速發展，迫切需要集成更多的功能材料，尤其是無機非金屬材料，以實現極為豐富的功能。鈣鈦礦結構鐵性材料是一類具有介電、鐵電、壓電和磁電特性的多功能材料，在傳感、驅動、儲能、信息存儲與信息處理等領域具有廣泛應用。然而，由於存在晶界、晶格缺陷，以及氧化物離子/共價鍵自身較差的延展性，傳統鐵性材料通常表現出硬和脆的特徵，抗彎曲應變一般小於1%，難以與柔性聚合物材料兼容。
  • 納米「人造分子」製備領域取得重大突破，為傳感、超材料等開闢更廣闊應用前景
    那麼，能否模仿從原子到分子的鍵合過程創造出「人造分子」，為傳感、催化、超材料和光電器件等領域開闢更廣闊的應用前景呢？復旦大學高分子科學系、聚合物分子工程國家重點實驗室教授聶志鴻團隊在納米「人造分子」製備領域取得重大突破，研究成果於今日（9月11日）發表在《科學》主刊。「人造分子」的想法雖好，但傳統的製備方式難以支持大規模生產，長久以來，納米粒子精準組裝調控困難、產率低下。
  • 丁文江:帶領團隊在稀土鎂合金等領域實現應用突破
    上海交通大學材料學院教授、中國工程院院士丁文江在鎂材料領域研究了整整31年，帶領團隊在稀土鎂合金、醫用生物鎂、鎂基能源材料等三個領域取得成果，實現了應用突破。昨天，丁文江榮獲上海市科技功臣獎。　　鑄造老師上課讀海涅詩句　　63歲的丁文江，讀書時其實更喜歡文科。「我當年最大的理想是當記者。」丁文江笑著說。然而造化弄人。
  • 鄭州大學在多個科研領域取得新進展
    春暖花開，鄭大的科研項目也開始百花齊放。近日，鄭大多個科研團隊在各自研究領域取得突破，鄭大考研網育博書店就來給大家盤點一下。鄭州大學化學學院在發光銀團簇研究領域取得新進展近日，鄭州大學化學學院晶態分子功能材料創新團隊在發光銀團簇研究領域取得新進展。
  • 最近,南開人又取得了哪些科研突破?
    剛剛過去的金秋十月，南開大學不僅迎來了備受矚目的百年校慶，在科研工作方面同樣碩果纍纍，取得了一系列原創性科研成果。該方法能夠對醫藥、農藥、天然產物和有機材料進行後期官能團化修飾，為新藥和新材料的研發提供了一種高效實用的方法，已申請發明專利。10月11日，介紹該工作的論文發表於《科學·進展》(Science Advances)上。該研究工作得到了國家自然科學基金重點項目和南開大學化學學院博士生科研創新計劃項目的資助。
  • 金剛石單晶領域取得重大科研突破
    金剛石單晶領域取得重大科研突破 來源：科技日報時間：2021-01-11 10:25:51 如何讓金剛石「聽話」，
  • 中國、加拿大、比利時、瑞典專家合作取得科研突破！
    大學，既是培養人才的搖籃，也是科研創新的重要陣地。作為科研創新的重要主體，我國高校一直發揮著重要作用。北京林業大學積極承擔高校的社會責任，在科研領域不懈探索，成果頻出。近期，北林科研人又在不少方面取得了新進展。
  • 我國非線性光學晶體材料研究取得新進展
    由於非線性光學晶體材料在雷射科學和技術領域的廣泛應用，設計、合成性能優異的新型非線性光學晶體材料一直是功能材料領域研究的前沿熱點。目前，國內外廣泛採取的設計思路包括在晶體中引入具有共軛平面結構的BO3基團，具有二階姜.泰勒畸變的d0，d10以及含孤對電子的金屬陽離子等。
  • 近期,鄭大在多個科研領域取得突破性進展
    在固態電解質熔融鋰金屬電池領域研究取得進展。鄭州大學第一附屬醫院在自然殺傷性T細胞淋巴瘤遺傳機制領域取得突破性進展鄭州大學第一附屬醫院張明智教授、李文才教授研究團隊在自然殺傷性T細胞淋巴瘤（NKTCL）遺傳機制領域研究中取得突破進展，揭示了NKTCL的發生新機制。
  • 在納米「人造分子」製備領域取得重大突破
    近日，復旦大學高分子科學系、聚合物分子工程國家重點實驗室教授聶志鴻團隊在納米「人造分子」製備領域取得重大突破聶志鴻團隊為製備納米「人造分子」找到了一則簡易方法——通過設計聚合物配體間的簡單化學反應實現對納米「人造分子」組裝構築和物理性能的調控。這一製備方法與傳統方法的最大區別，在於概念的創新。據聶志鴻介紹，傳統製備方法的原理是在納米粒子上定點修飾一段DNA分子，利用DNA分子之間的互補相互作用，實現對不同納米粒子結合的調控。
  • 在光學領域颳起光子「颶風」 上理工科研成果入選OSA全球30項光學...
    2年，創造性地將超快脈衝光領域和空間光場調控領域「合二為一」，首次從理論到實驗展示了具有時空渦旋相位並攜帶光子橫向軌道角動量的新型光場，開創了一個全新的光子軌道角動量自由度，相關研究成果發表在世界光學頂尖期刊《自然-光子學》上，並成功入選美國光學學會(OSA)評選的2020年度全球30項光學重大進展。
  • 突破5大關鍵性能參數!肖淑敏教授團隊在結構色領域取得新進展
    該創新研究利用折射率匹配層與單晶矽超表面相結合，實現了結構色5項參數的一體化突破，這一進展有望為結構色在動態顯示、光學安全和信息存儲等領域的商業化應用帶來新途徑。為了解決這些問題，對不同材料微納結構的設計實現了結構色等技術領域的發展，其中一個重要的方法就是設計實現基於等離子體的結構色，利用光與等離子體納米結構的相互作用，可以實現覆蓋可見光範圍的鮮豔結構色，並且分辯率達到了光學衍射極限。另一個重要的途徑就是利用全介質材料實現的結構色，通常全介質結構色會比等離子體結構色更鮮豔生動，色域面積更大。
  • 「超快相機」揭秘未知原理,南大團隊在太陽能電池領域取得重大突破!
    利用晶矽等無機半導體的傳統光伏發電造價昂貴，科學家便把目光轉向有機材料太陽能電池領域。如何實現更高的光電轉化效率，設計製備新的有機光電材料，需要弄清楚發電的微觀過程。近日，南京大學物理學院團隊的一項最新成果，揭示了高效有機光伏材料光電轉換過程的新機制，在線發表在《美國化學學會會志》上。《新華日報》對此進行了報導。
  • 鄭州師範學院「植物資源與利用科研創新團隊」
    在鄭州師範學院裡，活躍著這樣一支科研創新團隊，他們推進科研創新，潛心教書育人，積極服務社會，他們就是「植物資源與利用科研創新團隊」。該團隊主要通過研究經濟植物的植物學特性、栽培、繁殖、收穫和加工等，帶動農業產業結構的調整；同時開展經濟植物的邊緣材料或者廢棄材料進行加工利用研究，以提高經濟效益，促進相關產業發展。
  • 軍事科學院軍事醫學研究院在抗病毒免疫領域取得重要突破
    本報訊（邵龍飛 中國青年報·中青在線記者 王裴楠）病毒感染因其變異性強、傳播迅速等特點成為重大疫情防控的主要挑戰，對機體抗病毒機理的深刻認識是應對病毒感染的關鍵所在，日前，我國科學家在該領域取得重要突破。
  • 這位985教授科研再獲重大突破,成果引起美國、英國關注!
    這表明，王志明教授在材料科學與光電器件的科研成就和影響力得到了國際學術界的高度認可，這對提升學校材料科學與工程以及光學工程學科的國際知名度具有重要意義。 在此之前，王志明教授已經因其在多學科跨學科基礎前沿領域的突出貢獻入選多個國際學會會士，包括英國皇家化學學會（RSC）、英國工程技術學會（IET）、英國物理學會（IoP）和英國材料/礦物/礦業學會（IOM3）等。