压力诱导发光和带隙调制

　　压力作为一种重要的热力学参量和极端条件，是独立于温度和化学组分的物理参量，其作用，不亚于温度和化学组分。增添压力维度后，整个物质世界被极大丰富。压力可以有效改变物质内部原子间的相互作用，诱发高压新相的产生，从而利于深入认识物质结构、性质及其变化规律，在新概念、新理论的发展中已起到其他手段难以替代的重要作用。 

　　发光材料一直是科学家们所关心的关系国计民生的一种重要材料。发光的强度基本上是随着压力的增加而减弱的。因此高压下发光的研究一直不被重视。尤其是不发光的材料在压力作用下实现发光行为一直未见报道。此外，如何发展带隙工程实现可见光全频波谱的响应是彩色编码技术以及能源科技的关键问题之一。高压可以在不改变材料组分的前提下，有效地实现低维材料能级结构的量子调控。随着卤素钙钛矿材料的快速发展，基于优异的光学性质和低廉的成本，其在光伏电池、发光二极管、光电探测器等领域具有潜在的应用前景。 

　　吉林大学邹勃教授课题组，前期已在不发光的零维卤素钙钛矿材料Cs₄PbBr₆体系中发现压力诱导发光这样的新现象，并提出了压力诱导发光（PIE）的概念。2019年，在一维的有机无机杂化卤素钙钛矿材料C₄N₂H₁₄SbBr₄体系中，也实现了压力诱导发光。我们发现：当压力达到2.06 GPa 时，原本不发光的样品突然发光，并随着压力的升高荧光强度逐渐增强，直到8.01 GPa 荧光强度达到最大。依托北京同步辐射装置4W2-高压实验站开展的高压原位同步辐射X射线衍射表明，在2.0 GPa左右发生了由单斜相到三斜相转变的结构相变，并伴随着无机八面体骨架的严重扭曲。进一步结合第一性原理计算，揭示了其背后潜在的物理机制。该工作加深了对低维发光钙钛矿材料的构效关系及背后物理化学机制的理解，为设计、合成新型高效发光钙钛矿材料提供了新思路。相应研究成果发表在J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 6504上。此外，该课题组进一步在二维杂化卤素钙钛矿(C₆H₅C₂H₄NH₃)₂PbBr体系中，也实现了压力诱导发光，相关成果发表在Adv. Sci. 2019, 6, 1801628上。同时，通过压力调控轨道耦合，实现了卤素钙钛矿带隙的有效调制和金属化，系列研究工作发表在J. Phys. Chem. Lett. 2019, 10, 1676和Nanoscale, 2019, 11, 820杂志上。 

　　发表文章： 

　　1. Y. Shi, Z. Ma, D. Zhao, Y. Chen, Y. Cao, K. Wang, G. Xiao,* and Bo Zou*, “Pressure-induced emission (PIE) of one-dimensional organic tin bromide perovskites”, J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 6504-6508.

　　2. L. Zhang, L. Wu, K.Wang,* and B. Zou*, Pressure-Induced Broadband Emission of 2D Organic–Inorganic Hybrid Perovskite (C₆H₅C₂H₄NH₃)₂PbBr, Adv. Sci. 2019, 6, 1801628.

　　3. L.Zhang, C. Liu, Y. Lin, K. Wang,* F. Ke, C. Liu,*  W. L. Mao,*  B. Zou,*  Tuning Optical and Electronic Properties in Low-Toxicity Organic–Inorganic Hybrid (CH3NH3)3Bi2I9 under High Pressure, J. Phys. Chem. Lett. 2019, 10, 1676-1683.

　　4. Z. Ma, F. Li,  G. Qi,  L.Wang,  C. Liu,  K. Wang,  G. Xiao,* and  B. Zou, “Structural stability and optical properties of two-dimensional perovskite-like CsPb₂Br₅ microplates in response to pressure”, Nanoscale, 2019, 11, 820-825.