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      1. 学生

        识于偶然,成于必然 ——《Nature》论文发表者唐江教授团队专访

        来源:宁波光电国家研究中心    作者:    发布时间:2020年05月25日

                11月8日,华中科技大学宁波光电国家研究中心的唐江教授团队与美国托莱多大学鄢炎发教授合作的论文“高效稳定非铅卤化物双钙钛矿暖白光”(“Efficient and stable emission of warm-white light from lead-free halide double perovskites”)刊发于《Nature》。唐江教授和鄢炎发教授为共同通讯作者,宁波国家光电研究中心博士生罗家俊,硕士生李顺然、刘婧以及托莱多大学王晓明博士为论文共同第一作者;华中科技大学为论文第一作者单位。 

        据了解,唐江教授课题组一直致力于新型光电转换材料与器件研究,自2012年创立以来,以华中科技大学为第一单位发表1篇Nature,2篇Nature Photonics,1篇Nature Energy,2篇Nature Communications。课题组目前研究方向包括硒化锑薄膜太阳能电池、非铅钙钛矿发光材料与器件、X射线直接与间接探测材料与器件、量子点红外探测材料与器件。

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        打破既往,突破前沿

        此次发表于《Nature》的论文“高效稳定非铅卤化物双钙钛矿暖白光”的研究前后历时两年,论文不仅揭示了钙钛矿中强的光子与声子的耦合作用引发的高效自限域态的激子发光,并且其研究的非铅双钙钛矿避免了传统材料光谱不稳定和自吸收等问题,在照明领域有着独特优势和一定的应用前景。

        钙钛矿主要是指一种晶体结构,而目前主流所说的卤化物钙钛矿指铅卤钙钛矿,主要应用于太阳能电池板上,钙钛矿太阳能电池因其所需的原材料储量丰富,制备工艺简单,可采用低成本的工艺实现高品质的薄膜,而拥有巨大的前景。但钙钛矿虽然原材料储量丰富、制备工艺简单,其致命弱点是稳定性不足,暴露在潮湿空气中会很快分解,若不能将钙钛矿稳固的封装起来,钙钛矿器件的工作效率会急剧下降,同时污染环境,甚至危及人类身体健康。而非铅双钙钛矿由于不含铅元素,以及对温度、湿度与光照的稳定性更强,且经过原材料的加热或者溶解降温析晶后便可获得,其应用前景更好。唐江教授团队研究的非铅双钙钛矿Cs2(NaAg)InCl6的特点则是具有优异发光性能,未来可应用于各种各样的照明以及其他光致发光领域。

        上下求索,玉汝于成

        课题组的研究生成员分别来自不同的本科专业背景,此论文共同第一作者之一的博士研究生罗家俊,于2015年以专业第一的成绩,保送至华中科技大学宁波光电国家研究中心光学工程专业直博,师从唐江教授。李顺然和刘婧同学均于2017年保送至研究中心的光学工程专业读研,进入唐老师实验室,本科分别来自华科的光电学院和材料学院。

        据李顺然介绍,他早在16年大三下学期便加入了唐江教授的课题组,开始了其在研究中心的科研生涯。发现非铅双钙钛矿Cs2(AgNa)InCl6的发光起源于一次偶然的机会,一次做实验时将两种物质组合,无意间发现了非铅双钙钛矿这种物质,后发现其发光效果特别好。李顺然表示,其实科学研究会有很多这样偶然被点亮的火花,这个研究非铅双钙钛矿的小组便是因为这样的偶然成立起来的。

        虽然发现研究点的契机始于偶然,但是研究的过程却是付出了不懈的努力。据罗家俊介绍,从前期的材料设计,到后来机理解释,再到后期的器件制备,期间经历了一些波折,最终通过唐老师的指导和项目组成员的共同努力,才有了现在的研究成果。刚开始发现这个新材料的研究方向,对于唐老师和同学们来讲都是一个新的研究领域,没有相关的学科研究背景,相当于从零开始。但是李顺然表示,唐老师传递给学生们的态度一直是,只要发现有价值的研究领域,开创新领域的研究是一个有意思的探索过程,并身体力行的实践着这一理念。在研究过程中,在机理解释上曾花费了半年多时间,一直在探索合理的理论解释这个现象,对实验结果的分析做过很多假设和模型,并不停的验证,后来发现用最直接简单的机理可以解释。李顺然说道,实验研究过程中会有多次的失败和挫折,保持一个积极向上和乐观的态度是十分重要的。由于设备不够,大家对于设备的使用往往是排着档期进行,做科学研究,时间要非常抓紧,有时候只能约晚上或凌晨一点或两点等仪器空闲时间去做,从晚上六点钟做到早上六点钟。刘婧表示道,这种事情对他们来说已经习以为常。

        掌舵扬帆,乘风起航

        唐江教授对于整个团队来说无疑像一个掌舵人,同学们眼中,唐江教授是一个对科研十分热爱并投入的老师,同学们反映唐老师曾在国庆假期都在熬夜加班,并在日常中经常比实验室的同学们走的更晚,正是有唐老师这样的科研榜样,同学们更加勤勤恳恳的钻研。虽然唐老师工作上很严肃,生活上仍十分关心学生们的生活,与同学们保持亦师亦友的关系。实验室一周一次的例会上,唐老师会给各个进展的研究项目实质性很多建议,详细的讨论研究成果,总结工作进展,并关心同学们的近况,充分尊重每个学生的想法和未来发展道路,并为同学们选择更适合其发展方向的科学研究。

        一个优秀的科研成果往往会经历前期大量学习积累的阶段,科研是一个厚积薄发的过程,多积累,通过细致观察实验的小小细节和不寻常现象,或许可以找到一个研究的起始点,但后期更需要耐心记录,坚持深入挖掘,不断试错纠正并秉持着毅力探索下去,最终研究成果的获得也是必然的了。