用于超柔性耐疲劳光电子器件的层状聚合物-钙钛矿复合膜

本研究构建了一种周期性多层聚合物 - 钙钛矿膜,展现出类似塑料的力学行为,具有较小的杨氏模量(5.41 GPa)和弯曲耐受性(弯曲半径为0.5 mm),同时保留了钙钛矿的载流子输运能力(μτ乘积为1.04×10⁻⁴ cm² V⁻¹)。机理研究表明,膜中双连续钙钛矿-聚酰亚胺结构的形成分别负责载流子输运和载荷传递功能,从而统一了矛盾的力学和电子性能。采用横向器件结构,基于该膜的X射线探测器实现了8380.80 μC Gyair⁻¹ cm⁻²的高X射线灵敏度,并且在1.5 mm的弯曲半径下经受30,000次重复弯曲循环后,性能没有显著下降。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-60705-5
无溶剂规模化生产加工!钙钛矿量子点复合材料突破:90%荧光产率+128%色域

本研究提出了一种无溶剂的“原料选择-合成设计-产品加工(RSP)”策略,通过螺杆挤出机实现了钙钛矿量子点/聚合物复合材料的连续生产。通过合理选择原料,量子点能够均匀分散在聚合物基质中,展现出高效的发光特性(例如,绿色CsPbBr₃ QD/PS复合材料的荧光量子产率(PLQY)高达≈90%)。同时,聚合物封装显著提升了量子点对外部环境的稳定性。重要的是,该策略为连续生产过程(仅需原料装载),有助于将钙钛矿量子点从实验室研究推向市场。此外,所制备的量子点基聚合物复合材料在发光二极管(LED)、闪烁体、显示器和发光纺织品等多种光转换领域展示了潜在应用。这项工作为钙钛矿量子点建立了合成-加工-应用的完整框架,为工业化生产铺平了道路。
https://doi.org/10.1002/adma.202505600
光致变色离子型HOF材料的圆偏振发光和高级信息加密应用

本文报道了一对通过电荷辅助合成的温度和溶剂双重控制的响应型光致变色手性离子型氢键有机框架R/S-iHOF-19。以发色团H4TPE为电子供体,R/S-DPEN为电子受体和手性源以及水和甲醇分子之间的氢键相互作用构成三维超分子框架。UV照射后R/S-iHOF-19在室温无法开启光致变色但-20℃刺激下表现出无色到红色的(512 nm)快速颜色转变。手性分子R/S-DPEN形成连续的超分子手性网络通过与水分子、甲醇分子之间的氢键链和发色团相连搭建独立的电子转移通道。并且该转移通道在损伤或者断裂时可以被甲醇分子修复实现光致变色的开启和关闭。使得R/S-iHOF-19具有优异的双重控制响应光致变色行为。在该研究中实现了刺激响应型低温光致变色、荧光、圆偏振发光等多种光学功能集成的晶态手性框架材料的构筑。结合R/S-iHOF-19的功能特性设计出高级逻辑门加密系统。这项工作是为数不多的低温刺激响应型晶态手性超分子自组装材料的系统研究,表明了离子型氢键有机框架可以作为一个新的材料设计策略,为新材料的设计、开发、探索提供可参考的研究模型。

光的吸收在自然界和应用技术中扮演着关键角色,例如高效光合作用、光伏电池、快速光电探测器以及灵敏的量子光-物质界面。然而,传统光吸收材料的吸收速率难以调控,通常被视为固有属性。本文报道了在CsPbBr₃钙钛矿量子点中实现的单光子超吸收现象,其吸收强度随量子点体积增大而显著增强。通过光学光谱和理论计算,我们证实这一现象源于强电子-空穴对态关联和激子波函数的巨域扩展。这一发现为开发高效光电器件和量子光-物质界面提供了新思路。
https://doi.org/10.1038/s41566-025-01684-3

本研究报道了近红外InAs量子点实现高纯度单光子发射的相关进展(图1)。该工作采用宽带隙ZnSe壳层材料构建了I型InAs/InP/ZnSe/ZnS结构的近红外胶体量子点,其中光激发产生的单激子和多激子被有效限域在量子点核中,快速的非辐射俄歇复合过程有效抑制了多光子发射,实现了高纯度单光子发射(g(2)(0)低至0.032);同时,通过增加ZnSe壳层厚度,降低了载流子隧穿至量子点表面的概率,显著抑制了量子点电离,从而获得了接近无闪烁的发光特性(亮态占比高达87%)。为进一步研究该高质量InAs量子点中不同载流子态的动力学过程,研究团队开展了超快光谱测量。结果表明,其带电激子态和双激子态的俄歇复合速率均超过对应的辐射复合速率至少两个数量级,进一步验证了该体系高纯度单光子发射源于其强俄歇复合特性(图2)。本研究为实现高纯度、低闪烁的近红外单光子源提供了新的材料设计策略,有望推动胶体量子点在量子信息和光通信等前沿领域的应用发展。
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宽带发射增强的双钙钛矿中能量转移助力高效铒离子驱动长波长近红外光电子器件

在 800 - 2000 nm光谱窗口工作的高效近红外(NIR)发光二极管(LED)对于推进光通信、生物医学成像和安全传感至关重要。在此,展示了一种策略,即使用双钙钛矿 Cs2AgInCl6纳米晶体共掺杂 Bi3+、Yb3+和高掺杂的 Er3+,以实现高效的长波长近红外发射。具有自陷激子(STEs)特性的双钙钛矿主体作为能量库,随后将能量转移给 Er3+。Bi3+掺杂引起晶格畸变,增强 STEs 的形成,并打破 Er3+周围的八面体对称性,从而促进 4I13/2→4I15/2跃迁。Yb3+作为敏化剂,桥接 STEs 和 Er3+之间的能量差,促进高效能量转移,使 Er3+的亚稳态得到充分填充。这种协同机制得益于双钙钛矿的宽带发射和同价掺杂耐受性,允许重掺杂 Er3+(≥20% 摩尔比),在 1540 nm处实现 31% 的光致发光量子产率。用这些纳米晶体制造的近红外 LED 在 1540 nm处实现了 1.79% 的外量子效率(EQE)(平均 EQE:1.49%),并保持了在连续运行 3.3 小时的情况下,50% 的发射强度。这项工作确立了双钙钛矿作为基于声子辅助近红外发射的多功能平台,为设计高性能长波长光电器件提供了新的范例。
https://doi.org/10.1002/lpor.202501112

机械致发光(Mechanoluminescence, ML)是材料在机械刺激下发出的光,由于其原位和实时的“力到光”转换能力,在各个领域得到了广泛的关注。缺陷在ML过程中占主导地位,无论是用于容纳载流子还是作为载流子重组的位点。然而,关于基于ML缺陷的全面讨论很少被报道。
本文首先介绍了ML材料中常见的一系列缺陷类型,旨在突出对ML的深刻影响。随后,研究了已报道的缺陷主导荧光粉,以阐明特定缺陷类型与其对ML性能的影响之间的复杂关系,揭示了潜在的发光机制。随后,还研究了缺陷表征的实验技术,以证明缺陷如何在ML中起作用。计算建模的作用被证实是研究缺陷相关过程的原子机制和精确控制ML材料缺陷的强大工具。总之,这篇综述强调了机器学习材料中缺陷的中心地位,为其深远的影响和指导未来研究工作的潜力提供了一个综合的视角。
https://doi.org/10.1002/adfm.202506198
Sr₉La₂W₄O₂₄:Bi³⁺/Nd³⁺荧光材料-异常红光至近红外发射与高效量子剪裁及其应用
本研究成功开发了一种新型的Sr₉La₂W₄O₂₄: Bi³⁺/Nd³⁺荧光材料,其具有从红光到近红外(550 - 1500 nm)的异常宽波段发射特性以及高效的量子切割能力。该材料基于双钙钛矿结构,展现出优异的光学性能。在396 nm激发下,Sr₉La₂W₄O₂₄: Bi³⁺荧光材料呈现从550到860 nm的宽发射带,覆盖了植物光敏色素PR和PFR的吸收区域,量子效率高达52.87%。通过引入Nd³⁺离子,实现了从Bi³⁺到Nd³⁺的能量转移,能量转移效率达到93%,量子切割效率高达193%。这些特性使得该材料在植物照明、硅太阳能电池光谱转换以及生物检测等领域展现出广阔的应用前景。
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.02.071
一种适用于蓝光 LED 激发的近红外荧光粉的新敏化途径

掺杂过渡金属或稀土离子的可被蓝光激发的近红外(NIR)荧光粉在荧光粉转换型发光二极管(pc-LED)的下一代近红外光源中具有巨大潜力。然而,目前可被蓝光激发的近红外荧光粉主要依赖于 Cr³⁺ 离子吸收,这涉及禁阻跃迁,效率有限。在此,提出允许的电荷转移(CT)跃迁作为蓝光激发近红外荧光粉的一种新型敏化途径。NaLaS₂:Yb³⁺ 中S²⁻→Yb³⁺ 电荷转移产生的宽敏化带完全覆盖了整个蓝光波长区域。在 450 nm激发下,它在 994 nm处表现出强烈的近红外发射,内部量子效率为 64%。这种 CT 跃迁具有高吸收效率,导致外部量子效率显著达到 45%。在 420 K时,发射强度保持在室温时的 88.7%。与蓝光芯片耦合,制备出光电转换效率为 15.5% 的高性能近红外 pc-LED,并展示了其潜在应用。这些发现为蓝光激发荧光粉开辟了新的高效敏化途径。
https://doi.org/10.1002/lpor.202500750
NH4+诱导形成的具有偏振零声子线发射的六方 K1.5(NH4+)0.5SiF6:Mn4+

偏振发光在众多前沿领域得到广泛应用,这表明研究各类发光体的偏振特性具有重要的实际意义。在此,首次揭示了六方 K2SiF6晶体基质中 Mn4+离子的偏振发光现象,该基质是通过 NH4+引发的立方相到六方相的转变获得的。经测定,六方基质的确切成分是 K1.5(NH4)0.5SiF6。掺入 Mn4+后,K1.5(NH4)0.5SiF6:Mn4+表现出强烈的零声子线(ZPL)发射。重要的是,ZPL 发射呈现出线性偏振,偏振度(DOP)为 0.65,其偏振方向与晶体的 c 轴一致。这种偏振行为源于 Mn4+离子占据沿 c 轴具有各向异性结构的晶格位置。其余包含声子的 Mn4+发射,虽然具有相同的偏振方向,但偏振程度要弱得多(DOP ≈ 0.1)。此外,当用垂直于晶体 c 轴传播的 488 nm光激发时,所有发射均表现出随激发偏振角周期性波动的特性。这项工作对新合成的六方氟化物中 Mn4+发射的偏振行为进行了开创性的详细研究,为丰富的 Mn4+掺杂磷光体的偏振发光研究开辟了道路。
https://doi.org/10.1002/lpor.202500653
可见光及近红外荧光材料在生物医学成像和细胞内温度传感中的应用研究-Coord. Chem. Rev.综述

近年来,荧光热计量学的研究取得了显著进展,不仅在材料设计、合成方法上有了新的突破,而且在生物医学成像和细胞内温度传感的应用中也取得了重要成果。本文综述了荧光热计量学的最新研究进展,重点介绍了可见光及近红外荧光材料在生物医学成像和细胞内温度传感中的应用,并探讨了该领域未来的发展方向。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854524005423
Ln2Hf2O7(Ln = Er3+、Nd3+、Sm3+)荧光粉中的非线性光热白炽发射
通过连续激光照射光学活性材料,可以产生从可见光到红外光谱的超宽带连续发射,这对精密光谱学、传感器和检测应用具有重要意义。在这项研究中,报道了在连续波激光激发下,稀土(RE)铪酸盐 Ln2Hf2O7(Ln = Er3+、Nd3+、Sm3+)产生类似白炽灯的连续白光发射(CWL)。随着激发功率密度的增加,不同稀土铪酸盐的发射光谱从特征窄带上转换(UC)发射演变为连续宽带光谱。这发射强度对激发功率的依赖性表现出明显的阈值,超过该阈值后亮度会急剧增加。使用红外热像仪观察到,在此阈值之上,发射强度的上升伴随着激光照射引起的样品温度的迅速升高。这种连续波长发光的热起源导致其对样品温度呈现出明显的非线性依赖关系,而所研究的稀土铪酸盐之间连续波长发光强度的差异可以通过它们在高温下的光谱发射率差异来解释。这种产生强且宽带连续波长发光的方法有助于开发从成像到光谱学等新兴应用所需的高效连续宽带光源。
https://doi.org/10.1002/adom.202500605

本文通过调整其核/壳结构中的化学成分,展示了一种合金量子壳 (QS) 的例子。在 CdZnSe/ZnSeS/CdSeS/CdS (C/S1/S2/S3,其中 C 是 CdZnSe 核,S 代表壳层) 结构中,存在一种有趣的从量子点 (QD) 到 QS 的蜕变(即 C 和 C/S1 属于 QD,而 C/S1/S2 和 C/S1/S2/S3 处于 QS 范畴)。由于均匀的形貌、完美的纳米结构、可忽略的缺陷和独特的能级排列,C/S1/S2/S3 QS 表现出高光致发光量子产率(90.9%)、超长的荧光寿命(215.2 ns)和慢的辐射跃迁速率。创新点: 基于 C/S1/S2/S3 QS 制备的 QS-LED 具有最先进性能,例如高外量子效率 (EQE 为 22.16%) 和优异的稳定性。同时,对载流子动力学的研究表明了 QD-LED 和 QS-LED 之间的差异,表明 QS-LED 中的载流子需要更多时间才能彼此复合。基于这些发现,本研究认为,新兴的 QS 可以成为用于照明和显示器的有吸引力和高效的发光材料。
https://doi.org/10.1002/advs.202505737

随着有机光电器件的发展,手性圆偏振有机长余辉发光 (CP-OLPL) 因其独特的性质而备受关注,但其材料的设计和制备仍面临挑战。传统方法难以同时实现超长余辉时间和可调的发光颜色。本文提出了一种通过构建手性给体来开发主客体手性激基复合物系统,从而实现超长余辉 CP-OLPL 的新策略。研究人员设计了一对手性给体分子 S-TBTMB 和 R-TBTMB,并将其与受体 PPT 结合,成功构建了手性激基复合物系统。该系统实现了超长余辉的绿色 CP-OLPL,持续时间超过 1.5 小时,最大发光不对称因子 (|glum|) 达到 4.5 × 10−3。通过掺杂荧光染料 Rubrene,该系统还能实现橙色-红色 CP-OLPL,持续时间超过 1 小时,|glum| 达到 2.3 × 10−3。这项工作不仅为开发具有超长余辉时间的手性激基复合物系统提供了有效的设计策略,还为构建多色超长余辉 CP-OLPL 材料开辟了新的途径。
https://doi.org/10.1002/adma.202500841
同时进行界面修饰和结晶调控,以实现高性能纯蓝光准二维钙钛矿发光二极管

蓝光 PeLEDs 由于其高色纯度和在显示和照明领域的应用潜力,一直是研究的热点。然而,现有的蓝光 PeLEDs 存在着效率低、稳定性差等问题,限制了其应用。创新点: 该文章提出了一种新型的界面工程策略,通过引入 EATsO 分子作为埋藏界面,实现了对准二维钙钛矿薄膜结晶过程的调控。EATsO 分子与钙钛矿前驱体相互作用,引导钙钛矿的垂直生长,并减少了表面缺陷,从而提高了载流子传输效率和发光性能。此外,EATsO 还可以调节界面能级对齐,促进空穴注入,进一步提升了 PeLEDs 的效率。结果: 该研究制备的纯蓝光 PeLEDs 实现了 17.4% 的峰值外量子效率和 2346 cd m−2 的最大亮度,达到了目前纯蓝光 PeLEDs 的最佳性能。
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.5c00695
鲁米诺发光4000倍跃升:超分子氢键网络的作用与机理

该文章研究的是化学发光(CL)技术在生物成像、环境监测等领域的应用。传统的鲁米诺-H2O2 CL系统存在H2O2自分解问题,而鲁米诺-溶解氧系统虽然避免了这一问题,但其反应性极低。为了解决这些问题,该文章提出了一种新型的氢键有机框架(HOF)材料,该材料由金属-有机方形单元和1,2-丙二胺配体组成,作为鲁米诺-溶解氧系统的催化剂和微反应器。这种材料通过其独特的结构实现了鲁米诺分子的富集和氧气的催化活化,从而将鲁米诺-溶解氧系统的CL强度提升了超过4000倍。这种材料在生物传感方面也展现出巨大的潜力,例如可以用于检测多巴胺等神经递质。
https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c01821
开发Eu2+掺杂的UCr4C4型荧光粉,以实现先进的显示应用
随着显示技术对色彩还原度、亮度和寿命的要求不断提高,传统的 YAG:Ce 磷光材料已无法满足需求。量子点材料虽然性能优越,但存在毒性、合成复杂和环境稳定性等问题。因此,开发新型高性能磷光材料成为显示技术发展的关键。本文综述了 Eu2+ 掺杂的 UCr4C4 型磷光材料,该材料具有窄带发射、高量子效率和良好的热稳定性等优点,是下一代显示技术的理想选择。文章重点介绍了该材料的结构特性、光谱调控策略和耐湿性改进方法。通过固溶体方法,可以精确控制其发射波长,覆盖整个可见光谱。此外,文章还探讨了该材料在液晶显示、透明显示和投影显示等领域的应用潜力,并展望了未来研究方向,例如提高耐湿性、优化粒径和开发可持续合成方法等。
https://doi.org/10.1002/lpor.202500740

有机室温磷光材料因其高激子利用率、长发射寿命和大的斯托克斯位移等独特优势,在光电子学、生物学和材料科学等领域备受关注。然而,在环境条件下实现高效的圆偏振磷光 (CPP) 仍然是一个重大挑战。该文章提出了一种将手性异噁唑啉衍生物掺杂到聚乙烯醇 (PVA) 基质中,构建了一系列高效 CPP 薄膜。研究结果表明,手性异噁唑啉衍生物与 PVA 之间的分子间相互作用同时诱导了圆偏振发光并提高了磷光效率,从而提升了 CPP 性能。此外,通过微调异噁唑啉发色团上的杂原子,可以合理地调节薄膜的 CPP 寿命,范围从 1 毫秒到 944 毫秒。这项研究为开发用于光电子学和生物电子学领域应用的 CPP 材料提供了一种很有前景的方法。
https://doi.org/10.1002/anie.202510153

该文章主要研究了手性聚集诱导发光 (AIE) 热活化延迟荧光 (TADF) 材料在圆偏振三维共价
(CP-OLEDs)中的应用。由于CP-OLEDs在3D显示、量子计算、手性传感器等领域具有巨大潜力,开发高效的CP-TADF材料至关重要。然而,传统刚性D-A系统存在非辐射衰减和聚集猝灭问题,限制了CP-TADF材料性能的提升。该文章的创新点在于,利用平面手性供体构建了两种AIE-TADF材料CzCzP和tBuCzCzP。这两种材料在固态下表现出橙红色发光,并具有较小的单重态-三重态能隙和较高的光致发光量子产率。此外,它们的手性异构体在溶液和固态下均展现出镜像对称的圆偏振光谱,且非掺杂器件展现出较高的外量子效率和较小的效率滚降。该研究成果为设计高效、稳定的CP-OLEDs提供了新的思路。
https://doi.org/10.1039/D5CC02694F
Tm³⁺-Eu³⁺共掺杂荧光粉中的声子辅助反向能量转移与光学测温

文章研究了基于Tm3+-Eu3+共掺杂Y3TaO7荧光粉的光学测温技术。传统的荧光强度比(FIR)测温模式虽然具有非接触、高灵敏度等优点,但其精度和准确度仍需提高。文章通过调节Tm3+和Eu3+的掺杂浓度,实现了高达86.44%的能量转移效率,并发现Tm3+在303-563 K温度范围内表现出异常的抗热猝灭现象。研究表明,这种抗热猝灭现象是由高温下Eu3+向Tm3+的声子辅助反向能量转移引起的。基于FIR和荧光寿命两种测温模式,文章分别实现了0.541% K−1和0.207% K−1的相对灵敏度。更重要的是,文章将多元线性回归(MLR)模型与FIR、荧光寿命和绝对发射峰强度相结合,在303-503 K温度范围内将相对灵敏度提高至1.78%-2.37%,并保持了10−3量级的温度不确定性。这项工作证实了反向能量转移机制和MLR模型可以作为一种新的策略来设计和优化光学测温材料。
https://doi.org/10.1002/adom.202501050
揭示暗态光笼的力量:在近红外光照射下实现三重态的一种高效途径

该文章研究了光笼在光动力疗法 (PDT) 和化疗中的应用。传统的光笼在紫外光下释放活性物质,存在光毒性等问题。该研究创新性地提出了“暗态光笼”的概念,利用苯氧嗪或吩噻嗪等基团构建了响应近红外光的光笼平台。暗态的存在促进了三重态的形成和系间窜越,从而提高了光解效率。这些光笼在低功率近红外光照射下即可实现高效释放,为肿瘤的“关-开”成像和光动力/化疗联合治疗提供了新的思路。
https://doi.org/10.1002/anie.202504670

机械发光(ML),即材料在受到机械刺激时发出的光,因其能够将力转化为光,这一特性在多个领域受到了广泛关注。缺陷在ML过程中起着关键作用,它们既可以容纳载流子,也可以作为载流子复合的位点。然而,关于基于ML的缺陷的全面讨论却很少见。本文综述从ML研究的最新进展入手,强调了缺陷在ML中的核心地位。首先介绍了ML材料中常见的多种缺陷类型,旨在突出这些缺陷对ML的深远影响。接着,研究了以缺陷为主的荧光粉,揭示了特定缺陷类型与ML性能之间复杂的关系,阐明了潜在的发光机制。最后,探讨了用于表征缺陷的实验技术,展示了缺陷在ML中的作用方式。计算建模的作用被证实为研究缺陷相关过程的原子机制的强大工具,并能够精确控制金属外延材料中的缺陷。总之,这篇简评强调了缺陷在金属外延材料中的核心地位,提供了对其深远影响和未来研究方向的综合视角。
https://doi.org/10.1002/adfm.202506198

本文展示了一种光响应型滑环聚合物网络,其力学性能可以通过嵌入的偶氮苯单元的光异构化实现可逆调控。在反式(trans)状态下,偶氮苯允许大环沿聚合物主链自由滑动,从而产生更柔软、更具延展性的材料。紫外光诱导转变为具有空间位阻的顺式(cis)构型会限制环的流动性,从而将杨氏模量提高两倍,同时降低韧性。通过非互锁类似物的对照实验发现,光诱导的软化现象与滑环聚合物相反,这突显了拓扑结构在性能调控中的关键作用。此外,偶氮苯连接赋予材料在温和条件下可控降解的能力。本工作建立了一种通过光调控分子开关实现后合成拓扑控制的通用策略,为设计具有刺激响应性力学性能的智能材料开辟了新途径。
电荷转移态:一种用于蓝光LED激发近红外荧光粉的新型敏化途径

目前,近红外光源在生物医学成像、食品无损分析、夜视照明等领域具有重要应用,但传统光源存在体积大、效率低、成本高等问题。磷光转换LED (pc-LED) 技术通过将蓝光转换为近红外光,有望成为下一代近红外光源。然而,现有的蓝光激发近红外荧光粉主要依赖于 Cr3+ 离子吸收,其效率受限,且 Cr3+ d-d 跃迁的禁戒性质导致光子吸收效率低。本文提出了一种基于电荷转移态 (CTS) 的新型敏化途径,通过调节硫化物中的阳离子和晶体结构,实现了 NaLaS2:Yb3+ 荧光粉在蓝光区域的强吸收。在 450 nm 激发下,NaLaS2:Yb3+ 表现出强烈的近红外发射,内部量子效率为 64%,外部量子效率为 45%。此外,该荧光粉具有良好的热稳定性,在 420 K 下,发射强度仍保持室温下的 88.7%。基于 NaLaS2:Yb3+ 荧光粉制备的近红外 pc-LED 表现出优异的光电转换效率 (15.5%) 和近红外输出功率 (54.6 mW),在无损检测、生物成像和夜视等领域展现出巨大潜力。
https://doi.org/10.1002/lpor.202500750