11月8日，華中科技大學武漢光電國家研究中心的唐江教授團隊與美國托萊多大學鄢炎發(fā)教授合作的論文“高效穩(wěn)定非鉛鹵化物雙鈣鈦礦暖白光”（“Efficient and stable emission of warm-white light from lead-free halide double perovskites”）刊發(fā)于《Nature》。唐江教授和鄢炎發(fā)教授為共同通訊作者，武漢國家光電研究中心博士生羅家俊，碩士生李順然、劉婧以及托萊多大學王曉明博士為論文共同第一作者；華中科技大學為論文第一作者單位。
據(jù)了解，唐江教授課題組一直致力于新型光電轉(zhuǎn)換材料與器件研究，自2012年創(chuàng)立以來，以華中科技大學為第一單位發(fā)表1篇Nature，2篇NaturePhotonics，1篇NatureEnergy，2篇NatureCommunications。課題組目前研究方向包括硒化銻薄膜太陽能電池、非鉛鈣鈦礦發(fā)光材料與器件、X射線直接與間接探測材料與器件、量子點紅外探測材料與器件。
打破既往，突破前沿
此次發(fā)表于《Nature》的論文“高效穩(wěn)定非鉛鹵化物雙鈣鈦礦暖白光”的研究前后歷時兩年，論文不僅揭示了鈣鈦礦中強的光子與聲子的耦合作用引發(fā)的高效自限域態(tài)的激子發(fā)光，并且其研究的非鉛雙鈣鈦礦避免了傳統(tǒng)材料光譜不穩(wěn)定和自吸收等問題，在照明領域有著獨特優(yōu)勢和一定的應用前景。
鈣鈦礦主要是指一種晶體結構，而目前主流所說的鹵化物鈣鈦礦指鉛鹵鈣鈦礦，主要應用于太陽能電池板上，鈣鈦礦太陽能電池因其所需的原材料儲量豐富，制備工藝簡單，可采用低成本的工藝實現(xiàn)高品質(zhì)的薄膜，而擁有巨大的前景。但鈣鈦礦雖然原材料儲量豐富、制備工藝簡單，其致命弱點是穩(wěn)定性不足，暴露在潮濕空氣中會很快分解，若不能將鈣鈦礦穩(wěn)固的封裝起來，鈣鈦礦器件的工作效率會急劇下降，同時污染環(huán)境，甚至危及人類身體健康。而非鉛雙鈣鈦礦由于不含鉛元素，以及對溫度、濕度與光照的穩(wěn)定性更強，且經(jīng)過原材料的加熱或者溶解降溫析晶后便可獲得，其應用前景更好。唐江教授團隊研究的非鉛雙鈣鈦礦Cs2(NaAg)InCl6的特點則是具有優(yōu)異發(fā)光性能，未來可應用于各種各樣的照明以及其他光致發(fā)光領域。
上下求索，玉汝于成
課題組的研究生成員分別來自不同的本科專業(yè)背景，此論文共同第一作者之一的博士研究生羅家俊，于2015年以專業(yè)第一的成績，保送至華中科技大學武漢光電國家研究中心光學工程專業(yè)直博，師從唐江教授。李順然和劉婧同學均于2017年保送至研究中心的光學工程專業(yè)讀研，進入唐老師實驗室，本科分別來自華科的光電學院和材料學院。
據(jù)李順然介紹，他早在16年大三下學期便加入了唐江教授的課題組，開始了其在研究中心的科研生涯。發(fā)現(xiàn)非鉛雙鈣鈦礦Cs2(AgNa)InCl6的發(fā)光起源于一次偶然的機會，一次做實驗時將兩種物質(zhì)組合，無意間發(fā)現(xiàn)了非鉛雙鈣鈦礦這種物質(zhì)，后發(fā)現(xiàn)其發(fā)光效果特別好。李順然表示，其實科學研究會有很多這樣偶然被點亮的火花，這個研究非鉛雙鈣鈦礦的小組便是因為這樣的偶然成立起來的。
雖然發(fā)現(xiàn)研究點的契機始于偶然，但是研究的過程卻是付出了不懈的努力。據(jù)羅家俊介紹，從前期的材料設計，到后來機理解釋，再到后期的器件制備，期間經(jīng)歷了一些波折，最終通過唐老師的指導和項目組成員的共同努力，才有了現(xiàn)在的研究成果。剛開始發(fā)現(xiàn)這個新材料的研究方向，對于唐老師和同學們來講都是一個新的研究領域，沒有相關的學科研究背景，相當于從零開始。但是李順然表示，唐老師傳遞給學生們的態(tài)度一直是，只要發(fā)現(xiàn)有價值的研究領域，開創(chuàng)新領域的研究是一個有意思的探索過程，并身體力行的實踐著這一理念。在研究過程中，在機理解釋上曾花費了半年多時間，一直在探索合理的理論解釋這個現(xiàn)象，對實驗結果的分析做過很多假設和模型，并不停的驗證，后來發(fā)現(xiàn)用最直接簡單的機理可以解釋。李順然說道，實驗研究過程中會有多次的失敗和挫折，保持一個積極向上和樂觀的態(tài)度是十分重要的。由于設備不夠，大家對于設備的使用往往是排著檔期進行，做科學研究，時間要非常抓緊，有時候只能約晚上或凌晨一點或兩點等儀器空閑時間去做，從晚上六點鐘做到早上六點鐘。劉婧表示道，這種事情對他們來說已經(jīng)習以為常。
掌舵揚帆，乘風起航
唐江教授對于整個團隊來說無疑像一個掌舵人，同學們眼中，唐江教授是一個對科研十分熱愛并投入的老師，同學們反映唐老師曾在國慶假期都在熬夜加班，并在日常中經(jīng)常比實驗室的同學們走的更晚，正是有唐老師這樣的科研榜樣，同學們更加勤勤懇懇的鉆研。雖然唐老師工作上很嚴肅，生活上仍十分關心學生們的生活，與同學們保持亦師亦友的關系。實驗室一周一次的例會上，唐老師會給各個進展的研究項目實質(zhì)性很多建議，詳細的討論研究成果，總結工作進展，并關心同學們的近況，充分尊重每個學生的想法和未來發(fā)展道路，并為同學們選擇更適合其發(fā)展方向的科學研究。
一個優(yōu)秀的科研成果往往會經(jīng)歷前期大量學習積累的階段，科研是一個厚積薄發(fā)的過程，多積累，通過細致觀察實驗的小小細節(jié)和不尋常現(xiàn)象，或許可以找到一個研究的起始點，但后期更需要耐心記錄，堅持深入挖掘，不斷試錯糾正并秉持著毅力探索下去，最終研究成果的獲得也是必然的了。
