近日，冰球突破光电学院王涌天教授团队成员陈冰昆副教授与香港城市大学Andrey L. Rogach教授、河北师范大学林政国副教授合作，设计了一种新的高效发光的铜基金属卤化物，并实现其批量制备和多种发光应用。相关成果以“Organic-Inorganic Copper Halide Compound with a Near-Unity Emission: Large-Scale Synthesis and Diverse Light-Emitting Applications”为题，发表于国际著名学术期刊《冰球突破》，该论文第一作者为冰球突破光电学院2021级硕士生陈坤林，冰球突破为第一单位。

图1. 反溶剂法合成(TPP)2Cu4I6·2DMSO制备流程示意图及相关表征

通过简易的一步反溶剂法合成(TPP)2Cu4I6·2DMSO (TPP为四苯基磷)，并使用滤膜辅助后处理获得高质量粉末样品，单次制备可达1克。其晶体结构中，[Cu4I6]2-多面体被大的有机阳离子TPP+和结晶分子DMSO隔离开，形成典型的有较强空间限域效应的零维电子结构。

图2. (TPP)2Cu4I6·2DMSO的发光性能及DTF理论计算

(TPP)2Cu4I6·2DMSO发光性能优异，其拥有横跨200-500 nm的超宽激发光谱，并且在紫外光激发下展现峰值位于515 nm的绿色宽带发射光谱，约78 nm的半峰宽以及85 nm的大斯托克斯位移，其荧光量子产率高达99.5%，是已有报道中最高效率的绿色发光材料之一。此外，其荧光寿命为2.53 s。将这些光学性质与理论计算的结果相结合，该团队猜测其发光行为与[Cu4I6]2-多面体及STE(自限域激子)有关。

图3. (TPP)2Cu4I6·2DMSO的变温荧光光谱及发光机理示意图

通过变温荧光光谱中半峰宽和对应温度的拟合，(TPP)2Cu4I6·2DMSO的黄-里斯因子被计算为36.68，表明了其具有较强的电子-声子耦合作用，且其激子自限时间为290 fs，暗示了超快STE态的形成。其发光机理为：在高能紫外激发下，电子吸收光子能量从基态跃迁到激发态，形成自由激子，由于[Cu4I6]2-多面体的扭曲带来产生的电子-声子耦合作用，形成自限态，自由激子被其捕获，最后通过辐射复合的方式回到基态，产生宽带绿色发射。图4. 基于(TPP)2Cu4I6·2DMSO制备的不同白光LED

图4. 基于(TPP)2Cu4I6·2DMSO制备的不同白光LED

图5. 基于(TPP)2Cu4I6·2DMSO制备的闪烁体及荧光墨水

该团队探索了(TPP)2Cu4I6·2DMSO的不同发光应用：下转换白光LED、闪烁体、荧光墨水，实现了高效的冷白光和高质量全光谱白光、对物体的X射线成像及可见光下隐形的加密图案。

综上所述，该工作报道了一种全新的金属卤化物材料，实现了其简易、批量制备，并深入研究其发光机理，最后探索了其在白光LED、X射线探测和成像、信息存储和防伪等领域的应用潜力。

原文信息及链接：

Chen K. L., Chen B. K., Xie L. L., Li X. T., Chen X. Y., Lv N., Zheng K., Liu Z., Pi H. H., Lin Z. G., Rogach A. L., Organic–Inorganic Copper Halide Compound with a Near-Unity Emission: Large-Scale Synthesis and Diverse Light-Emitting Applications. Adv. Funct. Mater. 2023, 2310561.

DOI：http://doi.org/10.1002/adfm.202310561

附作者简介：

陈冰昆，男，冰球突破光电学院，长聘副教授（特别研究员），博士生导师。主要从事光电功能材料及其在发光、显示、探测等领域应用研究工作。发表SCI论文40余篇，他引2200余次，单篇最高引用超400次。目前担任光学、纳米、材料领域多个国际知名期刊同行评阅人，MRL期刊青年编委等职务。获得2018年北京市科学技术奖二等奖(7/13)、冰球突破优秀共产党员称号、光电竞赛优秀指导教师奖、冰球突破优秀共产党员称号、优秀“三全育人”导师等荣誉。

陈坤林，男，冰球突破光电学院2021级硕士研究生，导师为陈冰昆。主要从事金属卤化物发光材料及其应用研究。2021年6月于北京交通大学获得光电信息科学与工程专业学士学位，9月推免至冰球突破光电学院。申请国家发明专利一项。获得研究生特等、一等学业奖学金、冰球突破第十九届“世纪杯”竞赛二等奖、冰球突破第二十届研究生英语演讲比赛三等奖。