JACS：氢键有机框架实现相纯层状锡钙钛矿纳米线用于室温激光

室温激光是实现微型光电子与光子器件的关键里程碑。佐治亚大学邵文豪、普渡大学Vladimir M. Shalaev和窦乐添等人提出了一种简单的方法来合成具有不同量子阱厚度（n = 1 至 4）的相纯准二维层状锡钙钛矿纳米线。

通过引入一种能够形成氢键有机框架（HOF）的新型有机间隔分子，该方法促进了各向异性晶体生长并增强了晶格刚性。此外，引入分子插层剂能够实现可控结晶，形成明确界面的纳米线，这些纳米线可作为法布里-珀罗谐振腔。由n = 2至4的钙钛矿制成的谐振腔支持高效且稳定的近红外室温光泵浦激光，阈值低至75.8 μJ/cm²，腔品质因子超过3000，并且在10⁶次脉冲下性能衰减可忽略不计。作为概念验证，我们还制作了用于光子应用的解理耦合纳米激光器。

研究亮点：

1. 新型分子设计与插层工程：设计合成了基于间苯二甲酸骨架的新型有机间隔分子SIPA3，其形成的氢键有机框架（HOF）不仅增强了结构刚性、减少了激子-声子耦合，还通过引入乙酸等插层剂重构了HOF网络，实现了对纳米线形貌和晶体生长的精确调控。

2. 相纯准二维锡钙钛矿纳米线的可控制备：克服了锡基钙钛矿易氧化和高n值相易混相等难题，成功制备了从n=1到n=4的系列相纯准二维锡碘钙钛矿纳米线，为系统研究其光物理与激光性能提供了理想材料平台。

3. 高性能室温纳米激光：所制备的纳米线本身构成高质量法布里-珀罗光学谐振腔，实现了低阈值（最低75.8 μJ/cm²）、高腔品质因子（>3000）、高偏振度（~93%）的近红外室温光泵浦激光，并且展现出优异的运行稳定性（10⁶脉冲下无显著衰减）及可用于纳米加工和耦合腔器件集成的潜力。

Hydrogen-Bonded Organic Framework Enables Phase-Pure Layered Tin Perovskite Nanowires for Room-Temperature Lasing

Jeong Hui Kim, Jeffrey Simon, Wenhao Shao, Zhichen Nian, Hanjun Yang, Peigang Chen, Brandon Triplett, Zhixu Li, Pengfei Wu, Yuheng Chen, Henna Farheen, Karthik Pagadala, Kyu Ri Choi, Colton B. Fruhling, Jens Förstner, Alexandra Boltasseva, Brett M. Savoie, Vladimir M. Shalaev, and Letian Dou

Journal of the American Chemical Society Article ASAP

DOI: 10.1021/jacs.5c14431

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c14431

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