资讯汇总5期：【科技周报】中英加研究团队在反式结构钙钛矿太阳能电池研究方面取得重要进展

资讯汇总 产业研究中心 2024.01.305期 作者：赵子健 电话：021-38032292 邮箱：zhaozijian@gtjas.com 资格证书编号：S0880520060003 作者：徐淋 电话：021-38677826 邮箱：xulin028941@gtjas.com 资格证书编号：S0880523090005 【科技周报】中英加研究团队在反式结构钙钛矿太阳能电池研究方面取得重要进展 摘要： 中国科大等在金属团簇发光领域取得突破。中国科学技术大学周蒙课题组与清华大学王泉明团队合作， 在溶液中实现了金属团簇>99%量子产率的近红外发光，并揭示了其三重态发光机制，解决了这一方向的难题。该研究合成了Au22(tBuPhC≡C)18（Au22）及其铜掺杂对应团簇Au16Cu6(tBuPhC≡C)18 （Au16Cu6），探讨了其光物理性质，并通过瞬态吸收光谱进一步研究两种团簇的激发态动力学。近100%PLQY团簇的制备，有助于进一步开发高近红外发光量子产率的金属团簇。相关研究成果发表于 《Science》期刊。 往期回顾 【双碳周报】我国碳市场碳配额成交总量大幅上涨 2024.01.29 【上海产经观察】上海2023年GDP增长5%，浦东新区综改方案正式出台 2024.01.28 【科技周报】微生物所等研发出新型“二合一”猴痘病毒重组蛋白疫苗 2024.01.26 【双碳周报】欧美碳市场碳配额交易价格继续下降 2024.01.23 【科技周报】全球首个功能性石墨烯半导体研制成功 2024.01.18 遗传性耳聋基因疗法获重要突破。复旦大学附属眼耳鼻喉科医院领衔的研究团队经过多年探索，破解大 基因内耳递送难题，研发出基于腺相关病毒的双载体基因置换疗法，在耳畸蛋白（OTOF）耳聋动物模型中表达具有正常功能的人源OTOF，显著改善听力，并进行了相关的安全性研究。此外，该团队还将正常的人源OTOF编码序列导入患者内耳毛细胞，使毛细胞表达正常功能的OTOF，从根本上改善患者听力。这是全球第一个获得疗效的耳聋基因治疗临床试验。相关成果发表于《TheLancet》期刊。 中国科大在氧化物电子学领域取得重要进展。中国科大吴文彬、王凌飞团队与西北大学司良团队合作，成功制备了一种广谱高效的新型超四方相水溶性牺牲层材料Sr4Al2O7，可用于制备多种高质量自支撑氧化物薄膜。这一发现突破了自支撑氧化物薄膜在完整性和结晶性方面的瓶颈，为该领域的发展注入了新的动力，既有望推动自支撑氧化物薄膜新奇量子物态的进一步发掘，也可以提升这一体系在低维柔性电子学器件方面的应用潜力。相关研究成果发表于《Science》期刊。 中英加研究团队在反式结构钙钛矿太阳能电池研究方面取得重要进展。北京大学、英国牛津大学和加拿大多伦多大学的研究人员合作，设计并开发了一种化学稳定的多功能缓冲材料—氧化镱（YbOx），用于可扩展热蒸发沉积的反式钙钛矿太阳能电池（p-i-nPSCs）。研究人员将制备的YbOx缓冲层用于具有窄带隙钙钛矿吸收体的p-i-nPSCs中，获得了超过25%的认证功率转换效率。此外，在宽带隙钙钛矿吸收层和中带隙钙钛矿吸收层的转换效率分别为20.1%和22.1%，证明YbOx作为缓冲材料在各类钙钛矿太阳能电池中具有广泛适用性。相关研究成果发表于《Nature》期刊。 大连化物所实现氢化锂介导光化学合成氨。中国科学院大连化学物理研究所氢能与先进材料研究部陈萍、郭建平团队在氢化物化学固氮研究方面取得了新进展，揭示了氢化锂（LiH）光致脱氢变色现象与固氮之间的关联，并由此构筑了LiH介导的光催化合成氨过程。在氮氢共进料条件下，该团队实现了温和条件下LiH光催化合成氨过程。该工作展现了氢化物在介导光化学反应中的发展潜力，丰富了氢化物固氮化学的知识体系。相关研究成果发表于《NatureChemistry》期刊。 风险提示：前沿科技发展进程在规制边界、演进路径、商业落地、外部环境等方面不及预期。 导读： 本报告汇编了2024年01月21日到2024年01月27日期间前瞻产业的重要动态，主要涉及未来信息、未来生物、新一代制造、新能源与环保领域中的前沿赛道。 1.未来信息领域 1.1.技术资讯 研究实现胶体量子点在液体中的放大自发辐射 近日，中国科学院大连化学物理研究所吴凯丰、杜骏团队与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室研究团队合作，开发了体积紧凑的“俄歇抑制”型胶体量子点，在量子点溶液中观测到了准连续光泵浦下的放大自发辐射现象。研究团队重新审视了量子点的液体光增益机制，巧妙设计合成了体积紧凑的核壳结构量子点，该类量子点具有组分渐变的合金化结构，其平缓的限域势垒有助于抑制非辐射俄歇复合。该策略将量子点的双激子寿命从常规的皮秒量级延长到了纳秒量级，从而使双激子增益寿命也达到了近纳秒的量级。在此基础上，基于胶体稳定的量子点溶液即可实现光泵浦的放大自发辐射。研究发现，该量子点增益体系表现出超强的光稳定性以及可放大合成的特性，尤其重要的是，可以在7纳秒的固体激光泵浦下实现准连续的放大自发辐射。由于放大自发辐射是激光输出的“前驱体”，该工作有望为未来在谐振腔内实现基于量子点液体的激光输出奠定基础。相关研究成果发表于《AdvancedMaterials》期刊。（中国科学院大连化学物理研究所，01/22） 锡基近红外钙钛矿发光二极管外量子效率提升至11.6% 近日，南京工业大学柔性电子（未来技术）学院研究团队开发了简便的一步溶液外延生长方法，通过简单旋涂制备出可大面积化的高质量二维/三维锡基钙钛矿异质双层薄膜。团队基于前驱体溶液的化学调控，实现三维和二维锡基钙钛矿的自发分步结晶。在溶剂挥发和添加剂的共同作用下，三维钙钛矿先在溶液表面结晶，随后在加热退火过程中，二维钙钛矿再以三维钙钛矿为模板缓慢向下生长，最终两者像“焊接”过一样，牢牢地贴合在一起。实验结果显示，基于这一方法构筑的锡基近红外钙钛矿发光二极管外量子效率达到11.6%，刷新了该团队前期保持的世界效率纪录8.3%。该研究在国际上首次利用一步旋涂法实现了大面积外延生长的高质量锡基钙钛矿薄膜，突破了传统外延方法在大面积器件制备方面的局限性，不仅为进一步提升锡基钙钛矿发光二极管器件性能提供了全新的思路和方法，而且对制备高质量钙钛矿半导体材料和推动钙钛矿光电子领域的快速发展也具有重要意义。相关研究成果发表于《NatureNanotechnology》期刊。（科技日报，01/22） 可量产的微型量子存储元件制成 近日，瑞士巴塞尔大学研究人员在一个微小的玻璃室中建立了一个基于原子的量子存储元件。研究人员探索出一些新方法，以获得只有几毫米大小的玻璃室。为了拥有足够数量的铷原子进行量子存储，他们将玻璃室加热到100℃以增加蒸气压。他们将原子暴露在1特斯拉的磁场中（比地球磁场强10000倍以上）。这改变了原子能级，从而促进了使用额外激光束对光子的量 子存储。这种方法允许研究人员将光子存储约100纳秒，自由光子在这段时间里能传播30米。通过这种方式，研究人员首次 为光子构建了一个微型量子存储器，可在单个晶圆上并行生产约1000个副本。研究人员希望不久的将来能在微型玻璃室中存储单个光子。此外，玻璃室仍然需要优化，以便在保持其量子态的同时尽可能长时间地存储光子。未来，这样的量子存储器可在晶圆上大规模生产，有望为实现大规模产业化铺路。相关研究发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。（科技日报，01/22） 量子半导体器件实现拓扑趋肤效应 近日，德国维尔茨堡—德累斯顿卓越集群ct.qmat团队的理论和实验物理学家开发出一种由铝镓砷制成的半导体器件，这是首次开发出高度稳健且超灵敏的微型半导体拓扑量子器件。通过在铝镓砷半导体器件上创造性地布置材料和触点，研究团队在超冷条件和强磁场下成功诱导出拓扑效应。他们采用了二维半导体结构，触点的排列方式可在触点边缘测量电阻，直接显示拓扑效应。研究人员表示，在新的量子器件中，电流—电压关系受到拓扑趋肤效应的保护，因为电子被限制在边缘。即使半导体材料中存在杂质，电流也能保持稳定。此外，触点甚至可检测到最轻微的电流或电压波动。这使得拓扑量子器件非常适合制造尺寸极小的高精度传感器和放大器。相关研究发表于《NaturePhysics》期刊。（科技日报，01/23） 新方法可精准控制光纤内光学电路 近日，英国、瑞典、意大利和荷兰的科学家组成的国际科研团队发现了一种强大的新方法，能精准控制光纤内部的光学电路。该团队利用商业光纤内部光的自然散射行为，以高度精确的方式对其中的光学电路进行编程。当光进入光纤时，会以复杂的方式散射和混合。通过深入了解这个复杂过程，并精确地塑造进入光纤的光，研究团队找到了对其中的光学电路进行编程的方法。光学电路对量子技术的发展至关重要，包括具有强大处理能力的量子计算机和无法被黑客入侵的量子通信网络。量子通信网络的末端需要光学电路，以对长距离传播后的信息进行测量；量子计算机则使用光学电路对光粒子进行复杂计算。量子计算机有望在药物开发、气候预测和太空探索等领域发挥重要作用，机器学习也需要借助光学电路快速处理大量数据。研究人员展示了如何用他们的可编程光学电路操纵量子纠缠。纠缠在许多量子技术中发挥着重要作用，例如纠正量子计算机内部的错误，实现最安全的量子加密等。这一成果有望促进不可破解的通信网络和超快量子计算机的实现。相关研究发表于《NaturePhysics》期刊。（科技日报，01/23） 西安光机所手性对映体选择性光学捕获研究获进展 近日，中国科学院西安光学精密机械研究所姚保利团队在手性对映体的选择性光学捕获方面取得进展。研究团队提出了一种利用聚焦的混合偏振光束实现多对对映体的选择性捕获的方法。该方法采用的混合偏振光束结合了m阶柱对称矢量光束和圆偏振光束的偏振性质，在焦平面上表现出多对符号相反的局部光学手性密度。通过改变偏振拓扑荷m的大小和符号，可以实 现焦面上局部手性密度数量和符号的调控。根据光力理论计算发现，当m=1和2时，该光束可以分别将两对和四对对映体选择性捕获在不同的位置，实现了多对对映体的同时识别与分离。分析发现当该光束焦面上的光学手性密度产生的手性梯度力强于光强产生的非手性梯度力时，才能实现对映体的选择性捕获。该研究结果发现了一种局部光学手性密度数量和符号可调的局部手性光场，为光场手性的灵活调控提供了新思路，而且将对映选择性捕获位置由常见的一对增加到多对，提高了对映体识别和分离的效率，在光学传感、光学操纵和手性材料的检测中具有潜在的应用前景。相关研究成果发表于《Small》期刊。（中国科学院西安光学精密机械研究所，01/24） 中国科大等在金属团簇发光领域取得突破 近日，中国科学技术大学周蒙课题组与清华大学�泉明团队合作，在溶液中实现了金属团簇>99%量子产率的近红外发光，并揭示了其三重态发光机制，解决了这一方向的难题。该研究合成了Au22(tBuPhC≡C)18（Au22）及其铜掺杂对应团簇Au16Cu6(tBuPhC≡C)18（Au16Cu6），并探讨了其光物理性质。单晶X射线衍射结果分析表明，Au22和Au16Cu6具有相似的结构。研究对这两个团簇进行基本的发光性质表征发现，Au22的发光峰位于690nm，Au16Cu6的发光峰位于720nm。研究在空气条件下利用绝对法测得Au22和Au16Cu6的PLQY分别为9%和95%，在无氧溶液中通过绝对法和相对法测得Au16Cu6的发光量子产率（PLQY）均达到100%。时间相关单光子计数测得Au22和Au16Cu6的发光寿命分别为485ns和1.64μs。该工作通过瞬态吸收光谱进一步研究两种团簇的激发态动力学，发现两种团簇的发光态均来自于三重激发态（T1），并在飞秒瞬态吸收光谱中观察到不同的动力学过程。在380nm激发下，Au22表现出148ps的上升过程，而Au16Cu6表现出0.5ps的快速下降过程。研究通过三重态敏化实验证明，这两个过程可归属于S1→T1的系间窜跃（ISC）。铜掺杂使得A