液晶法能够大规模生产均匀的钙钛矿纳米晶体

POSTECH的一个研究小组开发了一种以更均匀和有效的方式合成钙钛矿纳米晶体（PNC）的方法，这是一种下一代半导体材料。这项研究有望成为克服传统合成方法复杂性和加速利用纳米晶体的各种光电器件（如发光二极管（LED）和太阳能电池）商业化的关键突破

本研究由浦项制铁化学工程系的金永基教授和NoYong Young-Noh教授，以及博士生Jun Hyung-Im、韩博士（三星电子）和洪博士（普林斯顿大学）共同进行。该研究最近发表在ACS Nano上

PNC在下一代太阳能电池和高效显示器中具有巨大的潜力，因为它们的吸收和发射光的能力可以通过量子限制效应根据粒径和形状进行精确控制

然而，由于合成温度高和实验条件复杂，用于合成PNC的传统方法，如热注射和配体辅助再沉淀（LARP），在生产尺寸和形状均匀的颗粒方面存在局限性。因此，需要额外的加工步骤来获得具有所需性能的颗粒，这反过来又降低了生产率并限制了工业应用

POSTECH研究小组开发了一种合成方法，该方法使用液晶（LC）作为LARP方法中的反溶剂，精确控制PNC的大小和形状。LC是物质的中间相，具有液态流动性和晶体状长程分子有序性。在LC相中，分子排列在一个优选的方向（由指向矢定义），从而产生弹性。因此，当外力施加到LC介质上时，LC分子会重新取向，产生相当大的弹性应变

受此特性的启发，该团队通过简单地用LC替换传统LARP方法中的反溶剂，同时保持其他合成条件，精确地控制了PNC的生长。LC的弹性应变在达到LC的外推长度（ξ）时限制了PNC的生长，从而能够大规模生产尺寸均匀的PNC，而不需要额外的纯化过程

研究小组还发现，结合PNC表面的配体与LC分子之间的相互作用在减少表面缺陷方面起着至关重要的作用。由于LC分子具有长棒状结构，配体可以密集地排列在它们之间。因此，在纳米晶体形成过程中，配体更紧密地结合到表面，从而最大限度地减少表面缺陷并增强发光性能

金教授解释说：“我们研究团队开发的合成方法与现有的合成技术高度兼容，如配体交换和微流体合成，并将提高各种光电器件的性能，包括LED、太阳能电池、激光器和光电探测器。”这项技术能够在室温下大规模生产均匀、高性能的纳米晶体，我们预计这将有助于加速基于纳米晶体的光电器件的商业化。p