氢键破局！同济团队最新研究成果发表于《Nature》

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氢键破局，同济团队最新研究成果
发表于《自然》
北京时间7月1日，同济大学材料科学与工程学院孔令媚特聘研究员团队、上海大学杨绪勇教授团队与吉林大学王宁教授团队联合在国际顶级期刊《自然》（nature）上发表题为“异构分子氢键助力高效蓝光钙钛矿LED”（Isomeric multi-hydrogen-bonding enables blue perovskite LEDs）的研究论文。
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随着万物互联与智能终端的深度普及，作为人机交互核心窗口的显示技术重要性日益凸显，相关设备也正朝着高清、高效、沉浸式体验的方向发展。钙钛矿发光二极管（LED）凭借色域广、发光波长可调、低成本加工等显著优势，已成为近年来备受关注的新型显示技术。当前，绿光和红光钙钛矿LED性能取得了快速发展，而蓝光器件性能落后，长期面临着效率低和稳定性差的双重困境，制约了该技术实现全彩显示应用。
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2 C- m* t  v- G! j# R% r由于蓝光钙钛矿发光体的带隙较宽，其对应的LED器件要求在更高的电压条件下工作，因此加剧了软晶格钙钛矿结构和器件的不稳定。通常，为实现发射波长移动至纯蓝光发射区间，需要在钙钛矿薄膜内引入大量有机分子，但这种方式牺牲了钙钛矿的电学性能，导致器件性能大幅衰减。针对上述关键瓶颈，该研究提出构建同分异构分子氢键网络策略，实现了钙钛矿LED在纯蓝甚至深蓝发光区间效率和稳定性方面的重要突破。利用兼具氢键供体和氢键受体的O-苄基羟胺盐酸盐（OBCl）和N-苄基羟胺盐酸盐（NBCl）同分异构分子，在钙钛矿与空穴传输层界面处形成了由分子间相互作用与钙钛矿-分子间相互作用构成的多氢键网络。该氢键网络不仅能够锚定八面体结构、抑制卤素离子迁移，而且有效调控了层状钙钛矿的取向，并同时强化了钙钛矿与空穴传输层之间的界面连接；此外，大偶极矩的OBCl分子在界面处的有序排列也使功能层的能级更为匹配，从而提升了钙钛矿发光体的电荷注入能力。利用这一巧妙的同分异构氢键网络设计，蓝光钙钛矿LED器件在468 nm和463 nm发光峰位的外量子效率分别达到了22.0%和16.8%，突破了纯蓝/深蓝钙钛矿LED效率记录；且发光光谱在高工作电压下保持稳定，器件的运行寿命也得到了显大幅延长。该研究结果为推进高效、长寿命蓝光钙钛矿LED发展开辟了一条行之有效的创新路线。
) E9 j+ G; B0 ~7 q0 P  K# b. V6 h# W该成果由同济大学材料科学与工程学院、上海大学和吉林大学等单位合作完成，同济大学材料科学与工程学院为主要完成单位之一，我院孔令媚特聘研究员为本文共同通讯作者，学院刘子睿博士后为第六作者。研究工作得到了国家自然基金委青年科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的资助。
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10723-0
来源：同济大学材料科学与工程学院。
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