近年来，具有层状结构的二维（2D）有机-无机金属卤化物钙钛矿成为未来光子学和光电子学的热门材料。与三维（3D）钙钛矿材料相比，2D钙钛矿具有更高的稳定性，更强的量子限域效应以及大范围的波长可调性。(BA)4AgBiBr8作为一种典型的二维有机无机杂化卤素双钙钛矿，不仅用Ag+、Bi3+取代了Pb2+提高了其环保性能，还有效的增强了其稳定性。但是这一材料在常温常压下不发光，较宽的带隙也影响了它的进一步应用。
压力作为一种有效的调谐手段，可以在不改变材料化学成分的前提下对晶体光学性质以及电子结构进行有效调节。到目前为止，有关3D钙钛矿材料的高压研究较为广泛，有效实现了压力诱导的材料金属化、非晶化以及结构相变，为实现二维卤素双钙钛矿材料光学性能的优化提供了重要参考。
吉林大学邹勃教授（点击查看介绍）科研团队提出了利用压力效应来调节(BA)4AgBiBr8晶体结构中有机层的堆积以及两种八面体之间的连接扭曲程度，实现该材料中自陷态激子发光性质的学术构想。实验发现压力的确使相邻八面体连接扭曲，从而诱导结构相变，产生了新奇的压致自陷态激子发光现象。随着压力的升高，自陷态激子结合能逐渐增大，荧光逐渐增强。作者对该材料进行了高压原位同步辐射XRD实验研究。当压力达到2.1 GPa时，(BA)4AgBiBr8晶体发生了压致结构相变，空间群从C2/m转变为P21/c。相变过程中，相邻八面体之间的连接键角发生明显变化。随着压力的进一步增加八面体的扭曲也变得更加明显。深入研究了晶体结构变化对(BA)4AgBiBr8光学性质的影响。
与此同时，通过压力减小原子间的距离提高原子间的轨道耦合，实现了带隙的窄化。该研究工作表明，压力是有效调节二维双钙钛矿结构及其光学性质的有效手段，可以促进这一材料在光伏领域的潜在应用。
这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上。
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Pressure-Induced Emission (PIE) and Phase Transition of a Two-dimensional Halide Double Perovskite (BA)4AgBiBr8 (BA = CH3(CH2)3NH3+)
Yuanyuan Fang, Long Zhang, Lianwei Wu, Jiejuan Yan, Yu Lin, Kai Wang*, Wendy L. Mao, Bo Zou*
Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201906311
课题组简介
邹勃，吉林大学超硬材料国家重点实验室教授、博士生导师，教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、吉林省首届长白山学者特聘教授。主要从事高压物理和高压化学研究，建立了高压化学实验室。利用高压这个独特的热力学参量，通过调控化学反应动力学势垒和热力学相变势垒，发现了系列高压相截获的方法，并成功应用在高能密度材料上；成功实现了压致变色材料光学特性的大范围精确调控，提出了压力诱导发光（PIE）的概念；发现了新型超大负压缩率材料、提出分子层滑移和“酒架状”非共价键结构等负压缩新机制，为制备具有特定功能的化学材料提供了新思路和新方法。共发表包括 Nature Commun., J. Am. Chem. Soc. 和 Angew. Chem. Int. Ed. 等国际权威期刊上发表 SCI 论文 270 余篇，被 SCI 论文引用 5400 余次，H 因子为 36。
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