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?發(fā)光材料頂刊精選：楊陽、陳平、安達(dá)千波矢、唐本忠、夏志國頂刊大盤點(diǎn)

來源：本站時(shí)間：2019-12-05 22:25:21 瀏覽：12084次

1. 楊陽Adv. Mater.: 表面2D/本體3D異相鈣鈦礦納米顆粒，用于長期穩(wěn)定的發(fā)光二極管

盡管金屬鹵化物鈣鈦礦（MHP）發(fā)光二極管（LED）在電致發(fā)光效率方面已顯示出巨大的潛力，但MHP LED的操作穩(wěn)定性目前仍是其實(shí)際應(yīng)用的最大瓶頸?；诔Ｒ?guī)空間或電勢限制方法的電介質(zhì)/量子阱中約束有限的激子/電荷載流子，可以顯著增強(qiáng)MHP中的輻射復(fù)合，但是增加的表面體積比和多相界面可能會(huì)導(dǎo)致眾多的表面或界面缺陷狀態(tài)，這會(huì)在LED穩(wěn)定性方面帶來關(guān)鍵的環(huán)境/操作脆弱點(diǎn)。

在這個(gè)工作中，美國加州大學(xué)洛杉磯分校的楊陽教授提出了一種有效的解決方案，可以使用戰(zhàn)略性設(shè)計(jì)的表面2D /本體3D異相MHP納米顆粒緩解長期存在于LED的這種缺陷。2D表面官能化的MHP不僅由于其空間和潛在受限的載流子，從而具有快速的輻射重組能力，還顯著降低了阱密度、環(huán)境穩(wěn)定性和離子遷移。與傳統(tǒng)的純3D或準(zhǔn)2D同類產(chǎn)品相比，異相MHP LED的工作壽命顯著提高，并且電致發(fā)光效率更高。

文獻(xiàn)鏈接: Surface-2D/Bulk-3D Heterophased Perovskite Nanograins for Long-Term-Stable Light-Emitting Diodes (Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201905674)

2. 王連軍Adv. Mater.: 透明羥基磷灰石-YAG:Ce復(fù)合陶瓷的納米波片結(jié)構(gòu)和折射率匹配，用于高發(fā)光效率的白光發(fā)光二極管

近年來，已經(jīng)有研究者提出用陶瓷中的磷代替?zhèn)鹘y(tǒng)的發(fā)光有機(jī)硅或樹脂（PiC）作為顏色轉(zhuǎn)換器，可以提高大功率白色發(fā)光二極管（WLED）的熱穩(wěn)定性。但是，現(xiàn)有PiC中過多的光散射會(huì)導(dǎo)致磷光體轉(zhuǎn)換后的光大量損失，這使當(dāng)前的PiC彩色轉(zhuǎn)換器的發(fā)光效率降低，這意味著它們只能用于以反射模式工作的設(shè)備。

東華大學(xué)王連軍教授等人通過引入納米波片結(jié)構(gòu)和瑞利散射，在850^oC下由介孔HA納米棒和YAG:Ce磷光體制備了發(fā)光羥基磷灰石（HA）-YAG:Ce陶瓷，這使首次配備PiC彩色轉(zhuǎn)換器的WLED處于透射模式。通過低溫?zé)Y(jié)和高度透明的基體，HA-YAG:Ce的量子產(chǎn)率保留了約90％的原始磷光體，并且?guī)в胁噬D(zhuǎn)換器的WLED的發(fā)光效率達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的170 lm/W，并且具有相關(guān)的顏色溫度低于4500K。

作者展示了一種簡便實(shí)用的策略，該策略使用納米結(jié)構(gòu)調(diào)制消除雙折射引起的光散射，以制造適用于多模照明設(shè)備的高性能陶瓷轉(zhuǎn)換器。

文獻(xiàn)鏈接: Nano Wave Plates Structuring and Index Matching in Transparent Hydroxyapatite-YAG: Ce Composite Ceramics for High Luminous Efficiency White Light-Emitting Diodes (Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201905951)

3. 陳平Adv. Optical Mater.: 基于新型激基締合物的高效、簡化的單色和白色有機(jī)發(fā)光器件

準(zhǔn)分子復(fù)合主系統(tǒng)是開發(fā)具有高性能的磷光有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的最有前途的候選系統(tǒng)之一。然而，迄今為止很少有報(bào)道能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)單一純色OLED和優(yōu)異的白色穩(wěn)定OLED的高效激基復(fù)合物共宿主系統(tǒng)。

吉林大學(xué)的陳平教授成功構(gòu)建了由N,N'-二咔唑-3,5-苯（MCP）的供體和4,6-雙[3,5-（二吡啶-3-基）-苯基]-2-苯基嘧啶（B4PyPPM）的受體形成的新型激基復(fù)合物共宿主系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高效的磷光OLED。

通過僅使用兩種有機(jī)傳輸材料的簡單器件結(jié)構(gòu)，基于通用激基復(fù)合物共基質(zhì)的藍(lán)色、綠色、橙色和紅色磷光OLED表現(xiàn)出穩(wěn)定的色純度以及最大外部量子效率20.1％，26.3％，24.6 ％，19.8％。通過組合藍(lán)色和橙色發(fā)射器，具有73.6 lm/W的高效率的白色OLED在國際照明委員會(huì)中得到了證明，在較大的亮度范圍內(nèi)的坐標(biāo)變化為（0.008，0.002），這歸因于平衡的電荷傳輸特性和多漏斗形能量傳遞路徑。

文獻(xiàn)鏈接: Highly Efficient, Simplified Monochrome and White Organic Light-Emitting Devices based on Novel Exciplex Host (Adv. Optical Mater., 2019, DOI: 10.1002/adom.201901247)

4. Chem. Sci.：卡賓-金屬-酰胺光發(fā)光體：定制柔性構(gòu)象酰胺以實(shí)現(xiàn)全色范圍發(fā)射，包括發(fā)白光的OLED

具有線性幾何形狀（L）MX（L =卡賓；M = Cu，Ag或Au；X =陰離子配體）的兩坐標(biāo)金屬絡(luò)合物最近成為一類新型的強(qiáng)光發(fā)射材料。它們的功效是基于具有互補(bǔ)供體和受體特性的配體的組合：一方面，卡賓配體既可以充當(dāng)強(qiáng)電子供體，又可以作為有效的p受體；另一方面，是陰離子配體X通過光化學(xué)或電激發(fā)，可以使電荷轉(zhuǎn)移到卡賓的受體軌道。

研究發(fā)現(xiàn)環(huán)狀（烷基）（氨基）卡賓（CAAC）配體基于它們在供體和受體性質(zhì)之間的平衡而特別合適。銅、銀和金的CAAC配合物在熱方面非常穩(wěn)定，并能抵抗配體重排。甚至簡單的CAAC鹵化銅配合物也可提供高達(dá)96％的光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）。將CAAC卡賓配體與陰離子X=芳基酰胺（尤其是咔唑）結(jié)合使用，證明了發(fā)光磷光體的一種特別有效的設(shè)計(jì)策略，即得到“卡賓-金屬-酰胺”（CMA）。

通過將這種CMA型銅和金絡(luò)合物摻入有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的發(fā)光層中，可以通過溶液處理和內(nèi)部量子效率（EQE）構(gòu)成接近100％內(nèi)部量子效率（EQE）的器件。

基于空間受阻的環(huán)狀（烷基）（氨基）卡賓（CAAC）與6環(huán)和7環(huán)雜環(huán)酰胺配體的組合，開發(fā)了銅和金的形態(tài)靈活的“碳-金屬-酰胺”（CMA）絡(luò)合物。這些復(fù)合物在可見光譜中顯示出光發(fā)射，溶液中PL量子產(chǎn)率高達(dá)89％，主客體膜的PL量子產(chǎn)率高達(dá)83％。

單晶X射線衍射、光致發(fā)光（PL）研究與DFT計(jì)算相結(jié)合，表明酰胺配體的環(huán)結(jié)構(gòu)和構(gòu)象柔韌性非常重要。時(shí)間分辨的PL顯示出有效的延遲發(fā)射，在室溫下具有亞微秒至微秒的激發(fā)態(tài)壽命，輻射速率超過10⁶ s^-1。通過熱氣相沉積法制備了基于7環(huán)金酰胺的黃色有機(jī)發(fā)光二極管（OLED），而吩噻嗪-5,5-二氧化物金絡(luò)合物的天藍(lán)色至暖白機(jī)械變色行為使得能夠制備5,5-二氧噻吩金——第一款基于CMA的發(fā)白光的OLED。

文獻(xiàn)鏈接: Carbene metal amide photoemitters: tailoring conformationally ?exible amides for full color range emissions including white-emitting OLED (Chem. Sci., 2019, DOI: 10.1039/c9sc04589a)

5. 安達(dá)千波矢Nat. Commun.：有機(jī)發(fā)光二極管中的自旋軌道耦合增強(qiáng)了三重態(tài)-三重態(tài)上轉(zhuǎn)換

三重態(tài)-三重態(tài)上轉(zhuǎn)換（其中兩個(gè)三重態(tài)激子轉(zhuǎn)換為一個(gè)單重態(tài)激子）是一種眾所周知的方法，可以超越傳統(tǒng)的基于熒光的有機(jī)發(fā)光二極管的電致發(fā)光量子效率極限?？紤]到三重態(tài)對(duì)的自旋多重性，上轉(zhuǎn)換效率通常限制為20％。盡管當(dāng)三重態(tài)對(duì)的能量低于第二個(gè)三重態(tài)激發(fā)態(tài)的能量時(shí)可以超過該極限，但是通常很難設(shè)計(jì)更高的三重態(tài)激發(fā)態(tài)的能級(jí)。

安達(dá)千波矢教授研究了一系列具有不同取代基的新蒽衍生物的上轉(zhuǎn)換效率。這些衍生物中的一些表現(xiàn)出上轉(zhuǎn)換效率接近50％，即使第二三重態(tài)激發(fā)態(tài)的計(jì)算能級(jí)低于最低三重態(tài)能級(jí)的兩倍。作者基于分子結(jié)構(gòu)和量子化學(xué)計(jì)算，提出了一種可能的上轉(zhuǎn)換機(jī)理。

文獻(xiàn)鏈接: Triplet–triplet upconversion enhanced by spin–orbit coupling in organic light-emitting diodes (Nat. Commun., 2019, DOI: 10.1038/s41467-019-13044-1)

6. 唐本忠Nat. Commun.：純有機(jī)團(tuán)簇激子產(chǎn)生的超長紫外/機(jī)械激發(fā)室溫磷光

具有三重激發(fā)態(tài)的長發(fā)射壽命和大的斯托克斯位移特性，有機(jī)磷光顯示了在各種領(lǐng)域中的巨大應(yīng)用潛力，例如高效OLED、數(shù)據(jù)加密技術(shù)和無背景成像。然而，三重態(tài)激子在室溫下的猝滅傾向于使有機(jī)磷光僅在低溫下可用，這不可避免地阻礙了實(shí)際應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)更有用的室溫磷光（RTP），一種常規(guī)方法是將貴金屬（例如Ir，Pt和Ru）摻入以形成有機(jī)金屬配合物，但它們?nèi)匀幻媾R著成本、毒性和對(duì)水分的不穩(wěn)定性等問題。不含金屬的純有機(jī)RTP材料有望解決此類問題，因此在過去十年中引起了特別的關(guān)注。

促進(jìn)本質(zhì)上禁止自旋的系統(tǒng)間交叉（ISC）是實(shí)現(xiàn)有效的純有機(jī)RTP的基礎(chǔ)。最常見的策略是引入可促進(jìn)自旋軌道偶聯(lián)（SOC）的官能團(tuán)，例如羰基、雜原子（O，N，P等）和鹵素（Br和I）。但是，這些部分往往會(huì)同時(shí)增加Sn-Tn和Tn-S0電子躍遷的速率。因此，存在一個(gè)固有的難題，即提高RTP效率總是會(huì)導(dǎo)致RTP壽命縮短。到目前為止，有效的壽命超過500ms的純有機(jī)RTP仍然很少。

唐本忠院士通過將1,8-萘二甲酸酐溶于某些有機(jī)固體基質(zhì)中，可實(shí)現(xiàn)URTP壽命超過600毫秒，總量子產(chǎn)率超過20％。同時(shí)，當(dāng)主體是機(jī)械發(fā)光時(shí)，URTP也可以通過機(jī)械激發(fā)來實(shí)現(xiàn)。飛秒瞬態(tài)吸收研究表明，在存在痕量的1,8-萘酐的情況下，主體的隙間竄越顯著加速。因此，在客體充當(dāng)RTP狀態(tài)的能量陷阱之前，跨越主客體的群集激子形成一個(gè)過渡狀態(tài)?；趯?duì)主客體的理解，此處提出的簇激子模型有望幫助擴(kuò)展純有機(jī)URTP材料的種類。

文獻(xiàn)鏈接: Ultralong UV/mechano-excited room temperature phosphorescence from purely organic cluster excitons (Nat. Commun., 2019, DOI: 10.1038/s41467-019-13048-x)

7. 夏志國Nat. Commun.：用于發(fā)光二極管的二價(jià)Eu摻雜近紅外發(fā)光磷光體

近紅外發(fā)光材料具有獨(dú)特的光物理特性，使其成為光子、光電和生物應(yīng)用中的關(guān)鍵組件。由于已經(jīng)廣泛報(bào)道了由過渡金屬元素活化的寬帶近紅外磷光體，因此引入具有4f-5d過渡態(tài)的稀土活化劑，對(duì)下一代材料的發(fā)現(xiàn)提出了挑戰(zhàn)。

夏志國教授報(bào)道了前所未有的磷光體K₃LuSi₂O₇:Eu²⁺，在460 nm藍(lán)光激發(fā)下，其發(fā)射帶集中在740 nm處，半峰全寬為160 nm。結(jié)合結(jié)構(gòu)和光譜表征發(fā)現(xiàn)，在LuO₆和K₂O₆多面體中，二價(jià)Eu的選擇性位點(diǎn)占據(jù)了較小的配位數(shù)，導(dǎo)致了意外的近紅外發(fā)射。

制成的磷光體轉(zhuǎn)換的發(fā)光二極管具有作為不可見光源的巨大潛力。這個(gè)工作提供了二價(jià)Eu摻雜無機(jī)固態(tài)材料中近紅外發(fā)射的設(shè)計(jì)原理，并且可能會(huì)激發(fā)未來的研究以進(jìn)一步探索近紅外發(fā)光二極管。

文獻(xiàn)鏈接: Divalent europium-doped near-infrared-emitting phosphor for light-emitting diodes (Nat. Commun., 2019, DOI: 10.1038/s41467-019-13293-0)

8. 安達(dá)千波矢Nat. Chem.：三重態(tài)調(diào)控可實(shí)現(xiàn)高效鈣鈦礦發(fā)光二極管

鈣鈦礦發(fā)光二極管具有高色純度、高熒光量子產(chǎn)率以及易于實(shí)現(xiàn)全光譜發(fā)光等特點(diǎn)，因此有望用于下一代照明和顯示器。盡管單線態(tài)和三線態(tài)激子的調(diào)控對(duì)于高效有機(jī)發(fā)光二極管的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，但是在鈣鈦礦和準(zhǔn)二維（2D）鈣鈦礦基器件中，激子如何影響性能的本質(zhì)仍然不清楚。

安達(dá)千波矢教授發(fā)現(xiàn)三重態(tài)激子是綠色準(zhǔn)2D鈣鈦礦裝置中有效發(fā)射的關(guān)鍵，而有機(jī)陽離子對(duì)三重態(tài)的猝滅是主要的損失途徑。在基于甲脒溴化鉛的準(zhǔn)2D鈣鈦礦中使用具有高三重態(tài)能級(jí)的有機(jī)陽離子（苯乙基銨），可有效收獲三重態(tài)。此外，作者發(fā)現(xiàn)三重態(tài)向單重態(tài)的上轉(zhuǎn)換可能發(fā)生，使得電激發(fā)子的100％收獲成為可能。得到的綠色（527 nm）器件的外部量子效率和電流效率分別達(dá)到12.4％和52.1 cd/A。

文獻(xiàn)鏈接: Triplet management for efficient perovskite light-emitting diodes

(Nat. Chem., 2019, DOI: 10.1038/s41566-019-0545-9)

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