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        從納米顆粒到納米片:高壓誘導CH3NH3PbBr3納米晶體再結晶長大

        近期,新加坡南洋理工大學數理學院申澤驤課題組首次在實驗上觀察到高壓下雜化鈣鈦礦(CH3NH3PbBr3)納米晶粒被壓碎成納米薄片,并闡明了背后的物理機制。作為一種干凈而強大的工具,高達幾十兆帕的靜水壓力不需要改變材料的化學構成就能實現對其晶體結構和形貌進行有效的調控,從而產生新的物理現象。之前的研究證實,體相的CH3NH3PbBr3單晶樣品在極端壓力調節下發生一系列相變,伴隨著發光性質的改變。但是對于納米尺寸的CH3NH3PbBr3樣品在高壓下的物性響應行為研究,還未見報道。研究人員首次實驗上觀察到高壓誘導CH3NH3PbBr3納米晶的粉碎和再結晶現象。其中,納米晶在正交晶型相變時,解理為納米片,隨后在非晶化后重結晶成納米片。電子透射電鏡結果表明,原始的CH3NH3PbBr3納米晶尺寸為10納米,高壓處理后(11 GPa釋壓)形成均勻的約100納米大,不足10納米厚的納米薄片。另外,獲得的CH3NH3PbBr3納米薄片表現出15倍的光致發光強度的增強,2倍縮短的載流子壽命,非常適合用于納米激光和發光二極管器件的研究和應用。

        從納米顆粒到納米片:高壓誘導CH3NH3PbBr3納米晶體再結晶長大

        需要指出的是,實驗所觀察到的現象與之前報道的高壓燒結現象從機理上迥然不同。通常認為,高壓可以導致金、銀,CdSe / PbS等無機納米粒子的直接燒結,其過程一般不涉及相變或粉碎行為。而這里所觀察到的納米晶粒解理則是由于高壓驅動的PbBr6無機八面體傾斜和MA有機陽離子取向排列,從而導致晶粒沿解理能最小(301)晶面粉碎再結晶。雖然在實際應用中這樣的高壓很難實現,類似的效果可以通過其他手段取得,如化學取代,局部壓力和應力。這種高壓方法也可以適用于常規化學方法難以合成的其他納米材料。

        相關文章在線發表在Advanced MaterialsDOI:10.1002/adma.201705017)上。

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