北京大学&北京师范大学JACS—混合溶剂结晶拓展二维钙钛矿的化学空间并实现受声子限制的激子

二维钙钛矿因其可调的激子性质和结构多样性，在光电子与光子学领域展现出广阔应用前景。然而，传统水相合成法（CIC）在高温、强酸条件下易导致有机阳离子分解或形成热力学稳定非钙钛矿相，限制了新材料开发与晶体质量。

为此，北京大学傅永平、关妍以及北京师范大学张文凯等人于2025年8月22日提出一种室温蒸发诱导结晶（EIC）方法，采用水-乙腈混合溶剂体系，在温和条件下实现了对多种芳香铵阳离子的高效兼容。通过该方法，我们成功合成了25种新型二维钙钛矿单晶，并系统研究了其结构与光电性能关系。研究发现，分子间相互作用（如卤键、堆叠作用）对稳定二维结构至关重要，尤其是对苯胺衍生物类阳离子。

更重要的是，EIC法制备的晶体表现出显著抑制的缺陷发射和接近本征的激子扩散行为，激子扩散系数最高提升五倍，接近由激子-声子散射决定的理论极限。该研究不仅拓展了二维钙钛矿的材料体系，也为高性能光电子器件的材料制备提供了新策略。

文章亮点：

1.拓展二维钙钛矿化学空间：EIC方法兼容含反应性官能团的有机阳离子，成功合成25种新型二维钙钛矿，极大丰富了材料库。

2.揭示分子间相互作用对结构稳定性的关键作用：通过系统筛选，发现卤键、π–π堆叠等非共价相互作用对稳定二维结构至关重要。

3.实现近本征激子传输：EIC法制备的晶体缺陷发射显著抑制，激子扩散系数显著提升，接近理论声子散射极限。

Mixed-solvent crystallization expands the chemical space of 2D perovskites and enables phonon-limited exciton transport

Xiaofan Jiang1, 2#, Jiazhen Gu1#, Shixuan Zheng1, Tianhao Zhang1, Xinyu Li1, Yan Guan1*, Chen Li1, Jue Wang3, Wenkai Zhang2*, and Yongping Fu1*

原文连接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c13393

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