引言 孪生是材料在受到外界刺激时最常见的结构转变之一,这些刺激包括机械载荷(1)、电子束或离子辐照(2、3)、激光冲击(4)和加热(5)。具有孪生结构的纳米晶体具有优异的性能,例如优异的机械强度(6)、改善的热稳定性(7)、高电导率(8)、显著的发光(9)和增强的催化活性(10)。了解纳米晶体中的孪生机制有助于对具有所需性能的纳米材料进行结构工程设计。传统观点认为,孪生是通过相邻原子平面上部分位错的逐层移动进行的(11)。外部机械载荷下的变形孪生涉及非常规机制,如部分位错的随机激活(12)、部分位错的同时激活(13)或洗牌机制(14)。由机械载荷以外的外部刺激引起的相变孪生尚不明确。人们认为纳米晶体的相变孪生通过传统的变形孪生机制进行(11),但这种说法缺乏直接证据。相变孪生需要外部能量来克服能垒(2-5)。外部能量的注入(15、16),例如在热退火和电子或离子辐照期间,为纳米晶体中孪生的形成提供了机会。这表明纳米晶体的孪生可能表现出由动力学控制的非常规路径。然而,由于部分位错/滑移的速度被认为在与声速一样快的时间尺度上发生(17),同时实现孪生激发和原子成像仍然是一项技术挑战。在这项工作中,以面心立方铅(Pb)纳米粒子为模型系统,我们利用透射电子显微镜(TEM)研究了单个纳米晶体中的转变孪生,
卤化铅钙钛矿纳米晶体(LHP NC)具有诸多优良特性,包括宽范围的带隙可调性、可忽略的电子-声子耦合1、大的吸收截面2和窄的发射线宽,此外还具有溶液加工性、低成本合成和与其他现有器件组件的兼容性3,4,是潜在光电应用的有前途的材料,例如发光显示器、激光器和用于大面积可印刷光收集装置的纳米晶体墨水。5 – 10然而,尽管它们具有高量子产率(QY)和表面不敏感性,但基于溶液加工钙钛矿的第一个发光二极管(LED)的外部量子效率却不到 0.2%。 11 需要持续努力了解电子空穴复合途径和选择性改进辐射途径,才能将性能提高到约 15%。12 这主要是通过解决诸如增加高移动电荷的限制、配体交换和配体密度控制、表面缺陷钝化、掺杂和抑制俄歇非辐射复合等问题来实现的。13 – 17 然而,对
引言双胞胎是响应外部刺激的材料的最常见结构转换之一,包括机械载荷(1),电子束或离子照射(2,3),激光震动(4)和加热(5)。纳米晶体可能会产生较高的特性,例如优异的机械强度(6),改善的热稳定性(7),高电导率(8),显着的光发射(9)和增强的催化活性(10)。了解纳米晶体中的孪生机制可以使纳米材料具有所需特性的结构工程。传统的智慧认为,双胞胎通过在相邻原子平面上的部分位错的一层移动来进行(11)。在外部机械载荷下的孪生二胎涉及非常规的机制,被描述为部分位错的随机激活(12),同时激活部分位错(13)或洗牌机制(14)。转化孪生型对不太了解。假定纳米晶体的转化是通过传统变形孪生机制进行的(11)。但是,该主张缺乏直接证据。转化双胞胎需要外部能量才能克服能量屏障(2-5)。注入外部能量(15,16),例如在热退火和电子或离子辐照过程中,为纳米晶体中的双胞胎形成提供了机会。这表明纳米晶体的双胞胎可能表现出受动力学控制的非常规途径。但是,由于部分脱位/滑移的速度被认为是按时间尺度出现的速度(17),因此同时意识到双重激发和原子成像仍然是技术挑战。在这项工作中,以面部为中心的立方铅(PB)纳米颗粒作为模型系统,我们使用
这是以下文章的同行评审版本:Brown, A. A. M., Damodaran, B., Jiang, L., Tey, J. N., Pu, S. H., Mathews, N. & Mhaisalkar, S. G. (2020). Lead halide perovskite nanocrystals : roomtemperature syntheses towards commercial viability. Advanced Energy Materials, 10(34), 2001349‑. https://dx.doi.org/10.1002/aenm.202001349,最终版本已发布于 https://doi.org/10.1002/aenm.202001349。本文可用于非商业用途,符合 Wiley 自存档版本使用条款和条件。
1 复旦大学华山医院中西医结合科,上海 200040;lw_lu@fudan.edu.cn 2 复旦大学药学院药剂学系、智能给药教育部重点实验室(复旦大学),上海 201203;19211030077@fudan.edu.cn(QX);wangjun245186@126.com(JW);sywu17@fudan.edu.cn(SW); luo_zimiao@163.com (ZL) 3 复旦大学中西医结合研究院,上海 200040,中国 4 上海工程技术大学前沿医学技术研究院,上海市制药智能装备工程技术研究中心,上海心血管非编码 RNA 成药性前沿科学中心,上海 201620,中国 * 通讯作者:wylu@shmu.edu.cn † 这些作者对这项工作做出了同等贡献。
摘要:掺杂灯笼的纳米晶体(NCS)能够有效的光子上转换,即吸收长波长光和发射较短的波长光。启用上转换的内部过程是一个复杂的电子过渡和掺杂中心之间的能量转移网络。在这项工作中,我们研究了从β -nayf 4 NCS上的上升转换发射的上升和衰减动力学,并用ER 3+和YB 3+编码。红色和绿色上流排放的上升动力学是非线性的,反映了上转换的非线性性质,并揭示了填充发射状态的机制。激发状态衰减动力学是不符合的。我们使用光子实验揭示了潜在的衰减途径。这些在视觉上揭示了不同上转换途径的贡献,因为每个途径对光学状态的局部密度的系统变化都有明显的响应。此外,光学态的局部密度对仅核心NC的局部密度在质量上与核心 - 壳NC的作用在质量上不同。这是由于产生向上发射的电子水平的喂食与衰减之间的平衡所致。对此处提供的上转换动力学的理解可能会导致更好的成像和传感方法依靠上转换寿命或指导掺杂剂浓度的合理优化以使其更明亮。关键字:胶体纳米晶体,上转换,灯笼离子,激发状态动力学,光学状态的局部密度
2.4.1。液滴尺寸。用激光差异方法(Mastersizer 3000,Malvern Inc)测量了液滴尺寸及其大小分布。2.4.2。界面张力。使用dunoüy板法(BZY-2张力计,亨普仪器)测量油/水接口处的界面张力。2.4.3。zeta电位。在室温下,用痕量激光多普勒电溶剂方法(Zetasizernano Zs,Malvern Inc.)测量丙烯酸酯迷你乳液的Zeta电位。用水将样品稀释一百次,每个样品的pH在5处控制以防止pH干扰。对于每个样品,重复测量三次。2.4.4。sem。在3 kV加速电压下,通过扫描电子微拷贝(SEM)(RIGMA/VP,Carl Zeiss显微镜LTD)研究了带有或没有CNC的聚丙烯酸酯样品的形态。将聚丙烯酸酯乳液稀释一千次,掉在硅片上,在空气中干燥,放在平台上进行观察。
ZrO 2 和 HfO 2 NC 均用作光学活性镧系元素离子(例如铕)的主体。1,14-18 氟化物(例如 NaYF 4 和 NaGdF 4 )是另一类广泛用作镧系元素主体的纳米晶体,用于上转换和下转换。19-23 在氟化物体系中,合成工艺已经很成熟,可以在纳米晶体内精确定位掺杂剂,并在掺杂核上生长未掺杂的壳。后者产生核/壳结构,这在半导体纳米晶体(量子点)领域是首创的,用于防止激发电子和空穴与表面陷阱相互作用。24、25 同样,壳层保护镧系元素免受表面效应的影响,从而提高上转换和下转换过程的量子效率。 26 此外,在镧系元素掺杂的氟化物的情况下,多层结构可提供受控的能量级联。27 更高的量子效率加上较长的寿命使其可用于时间门控荧光成像等。15、28 由于生产具有复杂(例如核/壳)结构的胶体稳定氧化物纳米晶体的合成挑战,氧化物主体的使用范围较窄。29 但是,氧化物主体的化学性质更稳定,而氟化物可溶解在高度稀释的水介质中。30
量子信息处理(依赖于自旋缺陷或单光子发射)显示了原则证明实验中的量子优势,包括电磁场的显微成像,电磁场的应变和温度,从电池研究到神经科学。然而,关键差距仍然存在于更广泛的应用的路径上,包括需要改善功能化,确定性放置,大小同质性和更大的多功能性能可编程性。胶体半导体纳米晶体可以在多年的合成和功能化进步之后,在许多应用领域弥合这些差距。在这篇综述中,我们专门关注三个关键主题:与长寿命旋转状态的光学接口,确定性的放置和传递,以超过标准量子极限,以及对多功能胶体量子电路的扩展。