钙钛矿又登上《Nature》封面！

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01球形Fe3O4纳米晶体和立方CsPbBr3纳米晶体共组装的二元ABO3超晶格

通常，在离子钙钛矿晶体中，至少需要三个半径不同的离子才能获得特征钙钛矿晶格。

而在该工作中，作者仅使用球形Fe3O4纳米晶体和立方CsPbBr3纳米晶体就可以实现钙钛矿型二元超晶格（图4）。这是因为立方纳米晶体具有旋转自由度，其立方形状和表面可变形性使其可以被锁定在超晶格的特定方向上。

图4. 二元ABO3超晶格的表征

同时，作者还发现，对于由球形Fe3O4纳米晶体和立方CsPbBr3纳米晶体组成的系统，两种类型的纳米晶体的相对大小和分数的微小变化都可以使所形成的超晶格从立方排列（类似于氯化钠晶体构型），转变为到ABO3钙钛矿型（图5）。高分辨率透射电子显微镜和电子衍射研究表明，在这些二元超晶格中，立方CsPbBr3纳米晶体的取向是高度有序的；相反，球形Fe3O4纳米颗粒中晶格的轴具有随机取向。

图5. 二元NaCl型超晶格的表征

02 立方CsPbBr3，球型Fe3O4纳米球和截头的立方PbS纳米晶体共组装的三元纳米晶体超晶格

进一步，作者将立方CsPbBr3纳米晶体，Fe3O4纳米球和截头的立方PbS纳米晶体共组装成长程有序的三元纳米晶体超晶格。

结果表明，超晶格中的纳米晶体可以堆积在一起，可以填充约92%的可用空间。要知道，即使在离子钙钛矿晶体中也没有观察到如此高的堆积密度。

图6.  三元ABO3超晶格的表征

03 观察到超荧光，具有超快辐射衰减（22 ps）的光子爆发

研究发现，在由CsPbBr3纳米立方体和球形NdGdF4纳米晶体组成的二元ABO3超晶格中，纳米立方体的高取向序及其较大的振子强度，会引发异常的辐射现象---超荧光。在这种效果下，纳米立方体的激光激发会导致自发的宏观光学偏振，从而导致纳米立方体发出强烈的光突发。

以前仅在CsPbBr3纳米立方体形成的超晶格中就观察到了超荧光。但是，在该研究中高度荧光的CsPbBr3纳米立方体的周期性，堆积密度和取向可以灵活定制，从而为研究这种现象开辟了新的途径。

图7. 二元ABO3超晶格的超荧光现象

名称：材料科学前沿

ID：MaterialFrontiers

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