近日，课题组在无机铅卤钙钛矿纳米晶的可控制备与性能调控研究方面取得重要进展。相关研究成果以题为“Ligand-Concentration-Mediated Controllable Morphology Evolution and Polarized Emission of CsPbI3 Perovskite Nanocrystals”的论文，发表于国际材料与化学领域权威期刊《Angewandte Chemie International Edition》。谢娟副教授、冯康硕士研究生为共同第一作者，曾龙辉教授、郑广超副教授以及西班牙比戈大学Lakshminarayana Polavarapu副教授为该论文的共同作者，郑州大学为第一完成单位。
钙钛矿纳米材料以其优异的光学性能，如窄半高宽发光、光谱可调及高荧光量子产率，在光电子与能源领域展现出巨大应用潜力。其中，具有各向异性的一维纳米结构（如纳米棒、纳米线）不仅能展现线性偏振发光等独特光学性质，还能提升载流子传输效率，是拓展其功能应用的关键。然而，传统合成方法往往依赖复杂模板或严格条件，且对钙钛矿快速结晶过程中的成核与生长机理理解尚不深入，难以实现形貌与物性的精准、简便调控。
针对这一挑战，研究团队创新性地在传统溶液相合成体系中，仅通过精确调控初始配体（碘离子与油胺）的浓度，便实现了CsPbI3钙钛矿从零维量子点到一维纳米棒/纳米线，再到独特二维银杏叶状分级超结构的可控演变。机理研究表明，表面活性剂在不同晶面上的竞争性吸附是引导形貌演化的关键，这一过程得到了密度泛函理论（DFT）计算的证实。同时，配体诱导的晶格畸变破坏了晶体对称性，驱动晶体结构从立方相向正交相转变。
图：1D钙钛矿纳米晶形貌和光学性能精准调控机制。
尤为重要的是，变温光谱研究发现，CsPbI3纳米棒的电子-声子耦合强度显著低于银杏叶状超结构，从而有效抑制了非辐射复合。得益于此，所制备的CsPbI3纳米棒表现出强烈的线性偏振发光特性，偏振度高达约0.49。此外，通过阴离子交换反应，该系列纳米结构成功实现了覆盖整个可见光区的荧光发射调谐。
此项工作不仅成功制备了一系列新型钙钛矿纳米晶，更重要的是，它提供了一种仅通过调节初始化学环境即可实现形貌与物性精准调控的普适性策略。该策略简化了合成工艺，加深了对钙钛矿结晶动力学的理解，为未来设计兼具理想形貌与优异光电性能的钙钛矿材料，并推动其在偏振发光、激光、光电探测等领域的应用奠定了坚实的理论与实验基础。
该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、河南省相关项目等资助。
论文链接： https://doi.org/10.1002/anie.202525782
