新型有機(jī)-無機(jī)雜化錳鹵化物（OIMnHs）發(fā)光材料因其優(yōu)異的光學(xué)性能、良好的加工性、低成本和低毒性等優(yōu)點(diǎn)而備受矚目。與全無機(jī)錳基或錳摻雜發(fā)光材料相比，OIMnHs結(jié)合了A位有機(jī)陽離子和Mn2+發(fā)光中心的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)和功能多樣化的特點(diǎn)。通過對有機(jī)陽離子的功能化設(shè)計和錳鹵多面體的結(jié)構(gòu)調(diào)控，可獲得系列具有高效光致發(fā)光、高能射線輻照發(fā)光、力致發(fā)光和圓偏振發(fā)光的OIMnHs。這些優(yōu)異的光學(xué)性能使得OIMnHs在發(fā)光二極管、X射線閃爍體、多模態(tài)熒光防偽及熒光傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。近年來，OIMnHs在材料制備、新結(jié)構(gòu)創(chuàng)制、光學(xué)性能設(shè)計及光電應(yīng)用方面取得了系列重要進(jìn)展。

圖1、有機(jī)-無機(jī)雜化錳鹵化物及光電應(yīng)用

近日，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所陳學(xué)元/鄭偉團(tuán)隊和福州大學(xué)李凌云教授合作，在《先進(jìn)材料》發(fā)表題為“Unlocking the Potential of Organic-Inorganic Hybrid Manganese Halides for Advanced Optoelectronic Applications”的綜述論文，系統(tǒng)總結(jié)了有機(jī)-無機(jī)雜化錳鹵化物發(fā)光材料及其光電應(yīng)用的最新研究進(jìn)展（圖1）。團(tuán)隊首先介紹Mn2+離子在不同晶體場環(huán)境下的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能。隨后，從有機(jī)分子電子能級、結(jié)構(gòu)基元、Mn2+離子間距調(diào)控等方面深入分析闡述了如何設(shè)計發(fā)光效率高、穩(wěn)定性好的OIMnHs發(fā)光材料，并歸納總結(jié)OIMnHs在高能射線輻照發(fā)光、力致發(fā)光和圓偏振發(fā)光方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計和發(fā)光機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，舉例說明了OIMnHs作為新型高效發(fā)光材料在電致/光致發(fā)光二極管、X射線檢測與成像、熒光傳感及信息防偽等應(yīng)用領(lǐng)域的前沿研究進(jìn)展。最后，團(tuán)隊對該領(lǐng)域的未來發(fā)展方向和趨勢進(jìn)行了深度展望，并對有機(jī)-無機(jī)雜化錳鹵化物面向?qū)嶋H應(yīng)用的瓶頸和挑戰(zhàn)提出了自己的獨(dú)到見解。

相關(guān)結(jié)果2024年8月5日在線發(fā)表于《先進(jìn)材料》雜志（Adv. Mater.2024, 36, 2408777）。論文的第一作者是中國科學(xué)院福建物構(gòu)所/福州大學(xué)聯(lián)培博士生張偉，通訊作者是中國科學(xué)院福建物構(gòu)所鄭偉、陳學(xué)元研究員和福州大學(xué)材料學(xué)院李凌云教授。該工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院海西研究院前瞻跨越計劃揭榜掛帥項目和福建省自然科學(xué)基金等項目的支持。

此前，陳學(xué)元團(tuán)隊在摻雜和雜化金屬鹵化物的結(jié)構(gòu)設(shè)計、光學(xué)性能及應(yīng)用研究方面取得了系列重要進(jìn)展。例如，通過A位陽離子替代與八面體結(jié)構(gòu)基元調(diào)控，實(shí)現(xiàn)零維銦基鹵化物納米晶的高效可調(diào)諧發(fā)光（Nano Today2022, 40, 101460）；揭示Mn2+在0D Cs4PbCl6與3D CsPbCl3納米晶截然不同的激發(fā)態(tài)動力學(xué)（Adv. Sci.2020, 7, 2002210）；開發(fā)兼具高效發(fā)光（量子產(chǎn)率99.5%）和抗熱猝滅（I150 °C=84.1%）的有機(jī)-無機(jī)雜化錳溴化物(MTP)2MnBr4并用于白光LED器件和X射線閃爍體（Angew. Chem. Int. Ed.2023, 62, e202309230）。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202408777