有机半导体插层钙钛矿：共轭有机分子间相互作用的调节作用及稳定性研究

此前，该团队曾率先提出“有机半导体插层钙钛矿的概念”，并将多种结构可控的共轭有机半导体单元，引入到这种杂化结构之中 [1]。

同时，他们注意到共轭有机分子之间的相互作用，能对二维钙钛矿的结晶过程和晶体生长过程起到较大的调节作用。

并且，这种分子之间的相互作用，能对中间的钙钛矿层起到很好的保护作用，从而能够极大提高钙钛矿层的稳定性。

在近期一项研究中，他们原本计划通过引入一种更强的分子间作用力——氢键，来进一步调节钙钛矿晶体的生长稳定性和增强稳定性。

通过此，他们设计并合成了一系列带有羧基的有机分子，同时试图将它们引入到二维钙钛矿之中，以便研究分子间氢键对于钙钛矿晶体生长和物理性质的影响。

果然，他们得到了高质量的单晶，并且确实观测到了分子间氢键的存在，所制备材料的稳定性也得到了一定提升。

但是，出人意料的是他们发现原本应该是薄片状的二维晶体，全部生长成为一维针状晶体。

起初，该团队还以为这些针状晶体并不是他们想要的二维钙钛矿结构。

但是，单晶 X 射线结构解析结果显示：这些看似是一维针状晶体的内部，竟然保持着二维钙钛矿的晶体结构，也就是说它们应该还保有二维钙钛矿的光电性能和稳定性。

这让课题组一下子就被这种独特的一维-二维混杂结构所吸引。

后来，通过调节有机分子中羧基和卤原子取代基的位置，他们进一步优化了一维纳米晶体的生长，随后几乎定量得到了极高质量的二维钙钛矿纳米线。

而通过研究晶体结构和晶体生长动力学，该团队也阐明了这种独特一维-二维混杂结构的生长机理。

同时，他们还针对纳米线的光学性质进行初步研究。结果发现：电子-空穴对受限于二维量子限域，同时一维纳米结构能够形成很好的共振腔，这让纳米线表现出偏振光发射、以及低阈值光放大受激发射。

窦乐添表示：“我个人认为这个工作的意义在于：首先，在材料科学里将二维层状材料生长成一维结构是一件很 的事情，我们的发现对于实现这种特殊结构提供了一种新思路和简单有效的方法。

其次，这种一维-二维混杂结构的半导体材料已经展现出独特的光电特性，能为进一步的性质研究和器件应用打下良好的基础。”

他表示，本次杂化材料不仅具备独特的光电性能，并且具备较低的制备成本和加工成本（可溶液加工）。

因此，这种新型半导体纳米线激光器有望被用于光子电路和光子计算器、激光探测及测距系统、生物医学探测和成像系统等领域。