发光材料前沿每周精选丨0520-0526

纳米人

2019-05-29

1. Chem. Sci.：构建柔性电化学发光平台用于汗液检测

柔性可穿戴的化学传感器可以在生物体内检测与生理相关的化学和生化信息。虽然目前电化学发光（ECL）检测法已被广泛研究和应用于许多领域，但还没有柔性电化学发光(ECL)设备被开发报道。武汉大学黄卫华教授团队和湖北大学张修华教授团队合作，通过在金纳米管(Au NT)上固定发光纳米球，并进一步涂覆弹性分子印迹聚合物(MIP)后制备了一种柔性ECL传感器。该柔性ECL传感器在变形过程中会产生非常稳定的ECL信号，可以在身体中有选择性地检测与生理相关的化学物质。实验通过对汗液中的乳酸和尿素进行穿戴式采样和检测后证明了该传感器具有良好的ECL性能和保真度、出色的可重复使用性和抗干扰能力。这一研究成功地将ECL传感器集成到柔性可穿戴设备中，为非侵入性健康监测和研究代谢产物提供了新的策略。

Miao-Miao Chen, Xiuhua Zhang, Wei-Hua Huang. et al. Construction of a flexible electrochemiluminescence platform for sweat detection. Chemical Science. 2019

DOI: 10.1039/c9sc01937e

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sc/c9sc01937e#!divAbstract

2. Osman M. Bakr最新Joule：21.5%效率！量子点助力MAPbI₃钙钛矿太阳能电池

钙钛矿薄膜的缺陷钝化和表面改性对于实现高功率转换效率（PCE）和稳定的钙钛矿光伏电池至关重要。Osman M.Bakr团队展示了一种简单的策略，结合了高PCE和MAPbI₃太阳能电池的高稳定性。该策略利用无机钙钛矿量子点（QD）在MAPbI₃薄膜上均匀分布元素掺杂剂，并将配体连接到薄膜表面。与原始MAPbI3薄膜相比，用QD处理的MAPbI₃薄膜显示尾部状态减小，陷阱态密度更小，并且载流子复合寿命增加。这种策略可以降低电压损失，并将PCE从18.3％提高到21.5％，这是MAPbI₃器件的最高效率之一。借助于QD引入的配体使得钙钛矿膜表面具有疏水性，抑制水分渗透。该装置在标准光照射下保持其初始PCE的80％，持续500小时，并显示出改善的热稳定性。

Zheng, X., Troughton, J. et al. Quantum Dots Supply Bulk- and Surface-Passivation Agents for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells. Joule, doi:https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.05.005 (2019).

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S254243511930217X

3. Angew：纳米体共轭的纳米管用于近红外体内成像和传感

单壁碳纳米管(SWCNTs)等荧光纳米材料具有很多光学物理的优点，但是目前很难将其定位于生命系统中的某个特定位置。相比之下，绿色荧光蛋白(GFP)则已经在许多细胞和生物体中被基因融合到蛋白质中。因此，GFP不仅可以作为一个荧光团，而且可以被看作是一种通用的靶点。乔治-奥古斯都-哥廷根大学Sebastian Kruss团队设计了将连接GFP的纳米体与DNA包裹的SWCNTs相结合的策略。该方法具有GFP结合纳米体的靶向性和SWCNTs的近红外荧光(850-1700 nm)。这些偶联物能够用于在黑腹果蝇胚胎发育过程中对单个的激酶-5- GFP运动蛋白进行示踪。并且它们也对神经递质多巴胺十分敏感，也可用于对多巴胺的靶向检测。

Florian Alexander Mann, Florian Alexander Mann. et al. Nanobody Conjugated Nanotubes for Targeted Near-Infrared in vivo Imaging and Sensing. Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI: 10.1002/anie.201904167

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201904167

4. Nanoscale：钙钛矿纳米晶LED综述

新兴的卤化铅钙钛矿（LHP）纳米晶体在固态发光应用中取得了令人瞩目的成就。 LHP发光二极管（PeLED）具有与有机发光二极管相媲美的发光效率，具有宽色域，色纯度高，在整个可见光范围内具有可调的发射波长。 近日，南洋理工大学Hilmi Volkan Demir研究团队发表了关于LHP纳米晶PeLED的综述，讨论了应用于PeLED的LHP纳米晶体发射器的关键特性以及实现高性能器件的策略。

Yan, F. Demir, H. V. et al. LEDs Using Halide Perovskite Nanocrystal Emitters. Nanoscale 2019.

DOI:10.1039/C9NR03533H

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/nr/c9nr03533h

5. Nature Commun.：利用白蛋白调控近红外II区荧光团的荧光与光热转换性能

近红外II区荧光团近年来在生物医学领域得到了广泛的关注。然而，这些荧光团的荧光(辐射衰变)和光热效应(非辐射衰变)之间平衡的机制仍然是一个未解难题。复旦大学陆伟教授团队和上海交通大学肖泽宇教授团队合作证明了亲脂性NIR-II荧光团BPBBT具有扭曲的分子内电荷转移(TICT)和聚集诱导发射(AIE)特性。人血清白蛋白(HSA)可以与BPBBT结合，改变荧光团的平面性并限制其分子内旋转。这种结合会改变BPBBT的AIE和TICT状态之间的平衡，并对其荧光和光热效率进行调节。在术中NIR-II荧光成像的指导下，结合了HSA的BPBBT纳米粒子可以显示出小鼠原位结肠肿瘤及转移灶，尺寸小至0.5 mm~0.3 mm，并可以帮助对激光照射时间、剂量和面积进行优化。

Shuai Gao, Zeyu Xiao, Wei Lu. et al. Albumin tailoring fluorescence and photothermal conversion effect of near-infrared-II fluorophore with aggregation-induced emission characteristics. Nature Communications. 2019

https://doi.org/10.1038/s41467-019-10056-9

6. 河南大学AFM：重磅！30.9%EQE! 量子点发光二极管

在量子点发光二极管（QLED）的研究中，即使是最先进的成就，仍然长期存在电荷平衡问题，即电子注入效率远高于空穴注入效率。近日，河南大学Huaibin Shen和 Lin Song Li研究团队通过精确控制壳生长，报道了高亮度Zn_1-x Cd_xSe / ZnSe / ZnS量子点的专用设计和合成，其与器件中相邻空穴传输层能级匹配。这种基于Zn_1-xCd_xSe的QLED的峰值外量子效率（EQE）高达30.9％，最大亮度超过334 000 cd m^-2，在高电流密度下滚降效率非常低（EQE≈25％） @电流密度为150 mA cm^-2），100 cd m^-2时的T₅₀达到≈180000 h。这些非凡的性能使得这项工作是迄今为止通过同时实现高发光和平衡电荷注入的文献中报道的所有溶液处理的QLED中是最佳的。这些主要归功于中间ZnSe层与超薄ZnS外层作为壳材料的组合以及用 2‐ethylhexane‐1‐thiol的表面改性，这可以显着提高空穴注入效率，从而导致更均衡的电荷注入。

Song, J. Shen, H. Li, L. et al. Over 30% External Quantum Efficiency Light‐Emitting Diodes by Engineering Quantum Dot‐Assisted Energy Level Match for Hole Transport Layer. AFM 2019.

DOI:10.1002/adfm.201808377

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201808377

7. 南京大学AM：32.6％效率！圆偏振有机发光二极管

圆偏振有机发光二极管（CP-OLED）有利于直接产生CP光，并且其在3D显示应用中崭露头角。然而，目前CP器件的性能较低（低亮度，低效率）。南京大学郑佑轩团队通过巧妙地合并手性源和发光体骨架，开发了一对基于八氢联萘酚（OBN）的手性发光对映体（R/S）-OBN-Cz。这些手性受体-供体（C-A-D）型和棒状化合物具有92％的高光致发光量子产率和强烈的圆偏振光致发光。基于（R/S）-OBN-Cz对映体的CP-OLED不仅显示出明显的圆偏振电致发光信号。而且也表现出优异的效率，最大外量子效率（EQE）高达32.6％。在5000 cd m^-2时EQE为30.6％，这是到目前为止的CP器件最优的性能。

Wu, Z.‐G., Han, H.‐B., Yan, Z.‐P., Luo, X.‐F., Wang, Y., Zheng, Y.‐X., Zuo, J.‐L., Pan, Y., Chiral Octahydro‐Binaphthol Compound‐Based Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials for Circularly Polarized Electroluminescence with Superior EQE of 32.6% and Extremely Low Efficiency Roll‐Off. Adv. Mater. 2019, 1900524.

Doi.org/10.1002/adma.201900524.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201900524

8. Angew：镧系掺杂的CaS纳米粒子作为新型蓝光LED激发的NIR II纳米探针

镧系(Ln³⁺)掺杂发光纳米粒子NIR II区生物窗口中有良好的发射性能，因此具有广阔的生物应用前景。但由于Ln³⁺具有不良的4f-4f电子跃迁，其吸收效率较低，不利于其应用的拓展。中科院福建物构所郑伟、陈学元团队开发了一种新的基于Ce³⁺/Er³⁺和Ce³⁺/Nd³⁺共掺杂CaS NPs的新型NIR II发光纳米探针，利用低成本的蓝色发光二极管芯片就可以有效地激发该探针。实验利用Ce³⁺对4f-5d跃迁进行敏化，实现了Er³⁺和Nd³⁺的强NIR II发光，量子产率分别为9.3%和7.7%。这些NPs在被包覆两亲性磷脂后具有稳定的水溶性，可以作为一种敏感的NIR-II发光纳米探针来准确检测疾病生物标志物黄嘌呤，检测限可到32 nM，表明这一NIR-II发光纳米探针具有很好的临床生物测定应用价值。

Meiran Zhang, Wei Zheng, Xueyuan Chen. et al. A new class of blue-LED-excited NIR-II luminescent nanoprobes based on lanthanide-doped CaS nanoparticles. Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI: 10.1002/anie.201905040

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201905040

9. Nano Energy：铜掺杂CsPbBrI₂纳米晶助力稳定的红光钙钛矿LED

红色钙钛矿纳米晶体（NCs）对于钙钛矿发光二极管（PeLED）很重要的。然而，由于它们结构较差的稳定性，阻碍了红色钙钛矿NC LED的发展。近日，华中科技大学Guoli Tu联合桂林电子科技大学Jian Zhang通过铜取代和富卤化物钝化策略实现了高稳定和红色钙钛矿CsPbBrI₂ NCs。研究人员证明了Cu²⁺的掺入可以增强形成能量，引起轻微的晶格收缩，从而稳定这些NC的立方相。另一方面，富卤化物的钝化方法可实现高发光效率的Cu ²⁺  取代CsPbBrI₂  NC。得益于这种有效的取代和富含卤化物的策略，这些Cu²⁺取代的CsPbBrI₂ NCs显示出优异的光电性能，具高达94.8％光致发光量子产率（PL QY）和改善的稳定性。高度稳定和发光的Cu²⁺取代的CsPbBrI₂ NC可以很好地用作制备高性能红色钙钛矿LED。

Zhang, J. Tu, G. Zhang, J. et al. Enhancing Stability of Red Perovskite Nanocrystals through Copper Substitution for Efficient Light-Emitting Diodes. Nano Energy 2019.

DOI:10.1016/j.nanoen.2019.05.027

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519304331#!

10. AFM：配体交换改善CsPbI₃钙钛矿量子点的稳定性和光电探测器性能

北京科技大学Jianjun Tian联合香港城市大学Andrey L. Rogach研究团队通过短链配体2‐aminoethanethiol （AET）进行部分配体交换，代替原来的长链配体（油酸和油胺）提高CsPbI₃钙钛矿量子点（QDs）的稳定性。纳米晶颗粒周围形成致密的配体屏障，阻止了水分子的渗透并因此防止了薄膜的降解，同时改善了载流子迁移率。此外，AET配体可以钝化QD的表面缺陷，提高光致发光（PL）效率。AET-CsPbI₃ QD在溶液和薄膜中保持其优异的光学性能，在水中保持1小时或紫外线照射下2小时，仍然具有超过95％的初始PL强度。基于AET-CsPbI₃ QD薄膜的光电探测器表现出卓越的性能，如高光响应性（105 mA W^-1）和探测灵敏度（450 nm处5×10¹³Jones和700 nm处3×10¹³Jones），没有外部偏压。光电探测器还具有出色的稳定性，在环境空气中保持超过95％的初始响应度，持续40小时，无需任何封装。

Bi, C. Rogach, A. L. Tian, J. et al. Improved Stability and Photodetector Performance of CsPbI3 Perovskite Quantum Dots by Ligand Exchange with Aminoethanethiol. AFM 2019.

DOI:10.1002/adfm.201902446

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201902446