Adv. Mater. 曾海波团队：铯铅卤化物钙钛矿在光子驱动下发生单层纳米片到体相的转变

【引语】

在过去的几年中，有机铅卤化物钙钛矿在光捕获和光致发光领域受到广泛关注。但由于其稳定性差而制约了商业应用。随后出现了对环境耐受性较好的无机铯铅卤化物钙钛矿，合成了具有立方相的高效率纳米晶，与传统的金属硫族量子点相比具有卓越的光电性能。此外，CsPbX₃纳米线和纳米片由于其特殊的物理性能而受到广泛关注。CsPbX₃纳米片表现出独特的自组装特性。

最近，有机-无机杂化钙钛矿薄膜的光致分解和缺陷形成被报导。直到现在，光致发光和光致暗化在传统QDs中有所报导。但光对CsPbX₃钙钛矿纳米结构的影响尚未报导。

【成果简介】

最近，南京理工大学的曾海波教授（通讯作者）和南洋理工大学的Handong Sun（通讯作者）首次发现CsPbBr₃纳米片的光致转换（PDT），发现具有量子限域的单层纳米片在激光照射几十分钟后转变为体相。由于量子限域效应，这种光子驱动的转换伴随显著的发光颜色的变化，这赋予CsPbBr₃纳米片由单色发光向多色发光的应用。CsPbBr₃纳米片发生相转变所需的光强低至20mW·cm^-2，用普通的灯就可以激发。此外，他们制备了CsPbBr₃纳米片/PMMA复合膜，CsPbBr3纳米片在安全标签照片编码中有着潜在的应用价值。

【图文导读】

图1：光致相变过程不同时间的PL变化

（a）多层CsPbBr₃纳米片在光致相变过程中不同时刻的发光（ML：单层），插图为样品在不同时刻的发光图。

（b）多层CsPbBr₃纳米片在整个过程中发光随时间变化的映射图（黑色代表发光强度低，红色代表发光强度高）。插入图为样品在不同时刻的发光图。

图2：不同辐照时间下的原位吸收光谱

在325nm、辐照强度为约20mW·cm^-2下，不同辐照时间下的原位吸收光谱。插入图为多层CsPbBr₃纳米片薄膜的吸收变化的实时监测装置。

图3：多层CsPbBr3纳米片的SEM、TEM和光子驱动相变示意图

（a-c）多层CsPbBr₃纳米片在辐照时间分别为0min、20min和90 min下的表面结构。

（d-f）多层CsPbBr₃纳米片在辐照时间分别为0min、20min和90 min下的横截面结构。

（g-i）多层CsPbBr₃纳米片在辐照时间分别为0min、20min和90 min下的TEM。

（j）光子驱动相变过程示意图。在连续的激光照射下，CsPbBr₃纳米片逐渐聚集，最终转变为体相CsPbBr₃纳米片。

图4：CsPbBr3纳米片、CsPbBr3纳米片/PMMA复合膜的多色发光和复合膜的应用

（a-d）CsPbBr3纳米片薄膜的 多色发光。（a）为共聚焦激光扫描显微下的亮场光学图像；（b）为光谱范围为420-470nm的发光影像；（c）为光谱范围为500-560nm的发光影像；（d）为（b）和（c）合并后的影像。

（e-h）CsPbBr3纳米片/PMMA复合膜的多色发光。（e）为共聚焦激光扫描显微下的亮场光学图像；（f）为光谱范围为420-470nm的发光影像；（g）为光谱范围为500-560nm的发光影像；（h）为（f）和（g）合并后的影像。

（i）CsPbBr₃纳米片/PMMA复合膜在安全标签的照片编码中的示意图。

（j）紫外灯下具有字符“2”的编码复合膜的照片。

（k）蓝宝石基底上的CsPbBr₃纳米片/PMMA复合膜。

【总结】

该研究不仅揭示了新兴全无机钙钛矿的有意义的现象，引发对CsPbX₃光学性能的研究，而且在防伪、信息加密的安全保护中有着潜在的应用价值。

文献链接：Photon Driven Transformation of Cesium Lead Halide Perovskites from Few-Monolayer Nanoplatelets to  Bulk Phase (Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201604110)

本文由材料人编辑部纳米组朱晓秀供稿，材料牛编辑整理。

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