跨界应用！北理钟海政发表Nature Photonics：钙钛矿的消色差波片特性

人物介绍

钟海政教授：2003年于吉林大学获得学士学位，2008年于中国科学院化学研究所获得博士学位(导师：李永舫)，2008年–2010年于加拿大多伦多大学从事博士后研究(合作导师：Gregory D. Scholes)。2010年加入北京理工大学材料学院，2013年破格晋升为教授。目前主要从事量子点及其应用技术研究，已在Nat. Commun., Light Sci. Appl., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem.等期刊发表学术论文120余篇，总引用次数>11,000次，i10指数高达115。申请中国发明专利78项(授权23项)，授权美国、韩国、日本发明专利共6项¹。

跨界应用！北理钟海政发表Nature Photonics：钙钛矿的消色差波片特性

源起量子点

2013年7月，钟老师被破格晋升为教授，他开始重新思考自己的科研方向。钙钛矿制备简单，具有优异的光学性质，是当时热门的光电材料，但是这种材料室温下荧光效率低。钟老师带领团队解决了这个难题，他们发明了“室温配体辅助再沉淀技术”（授权专利，并转让给了TCL），制备了高荧光产率的钙钛矿量子点材料。他们在2015年发表一篇ACS Nano文章²，目前已经被引用1583次，这项工作非常领先且重要，受到了学术界和工业界的广泛关注。

跨界应用，发表Nature Photonics

一般地，钙钛矿材料被用于太阳能电池、发光二极管、光电探测器、激光和铁电材料。

一般地，消色差的波片采用多个单轴晶片的黏合、精确设计的超结构材料来实现，但是这些材料的制备极其困难。

如果钙钛矿不做光电材料，跨界去做波片会怎么样？

2021年10月7日，北京理工大学钟海政教授、张用友副教授、王涌天教授等人，首次报道钙钛矿跨界做宽波段消色差1/4波片，发表在Nature Photonics上³，这项工作同时激活了钙钛矿和波片两个方向。

如下图所示，作者制备了两种钙钛矿晶体，一种是无色的Cs₄PbBr₆，另一种绿色的CsPbBr₃@Cs₄PbBr₆晶体，里面内嵌了CsPbBr₃，所以颜色不一样，导致光学性质也大不一样。

利用下图a所示的装置，作者测试了两种晶体的偏振调制特性，激光波长分别使用常见的532 nm和633 nm，入射光垂直于两个样品的(024)面，用偏振器测定入射光和透射光的偏振度，并用光纤光谱仪记录其相应的强度。

实验结果：无色的Cs₄PbBr₆晶体几乎没有调制作用，而绿色的CsPbBr₃@Cs₄PbBr₆晶体在可见光和近红外 (532-800 nm) 区域可以将入射的线偏振光调制为左旋和右旋圆偏振光，且符合1/4波片规律。

具体测试细节及结果参见视频⁴：

最后，研究人员解释了CsPbBr₃@Cs₄PbBr₆绿色晶体的消色差偏振特性，他们采用双折射理论来分析，发现内嵌的CsPbBr₃纳米晶对Cs₄PbBr₆的折射率有调制作用。

钙钛矿材料的能带可调、易于制造，结合晶体内部的微观结构调控，可突破传统光学材料的限制，为发展人工晶体光学和集成化提供了新思路。

参考资料

1. https://nanophotonics.bit.edu.cn/yjdw/ad97bed782ec4683b7f6cb8faa0649d3.htm

2. ACS Nano 2015, 9, 4, 4533–4542.

3. Nat. Photon. (2021). https://doi.org/10.1038/s41566-021-00865-0

4. https://mp.weixin.qq.com/s/C81h6N5ifNEMcW6Qg694SA

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