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人物介紹

鐘海政教授：2003年于吉林大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，2008年于中國科學(xué)院化學(xué)研究所獲得博士學(xué)位(導(dǎo)師：李永舫)，2008年–2010年于加拿大多倫多大學(xué)從事博士后研究(合作導(dǎo)師：Gregory D. Scholes)。2010年加入北京理工大學(xué)材料學(xué)院，2013年破格晉升為教授。目前主要從事量子點(diǎn)及其應(yīng)用技術(shù)研究，已在Nat. Commun., Light Sci. Appl., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem.等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文120余篇，總引用次數(shù)>11,000次，i10指數(shù)高達(dá)115。申請(qǐng)中國發(fā)明專利78項(xiàng)(授權(quán)23項(xiàng))，授權(quán)美國、韓國、日本發(fā)明專利共6項(xiàng)¹。

跨界應(yīng)用！北理鐘海政發(fā)表Nature Photonics：鈣鈦礦的消色差波片特性

源起量子點(diǎn)

2013年7月，鐘老師被破格晉升為教授，他開始重新思考自己的科研方向。鈣鈦礦制備簡單，具有優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，是當(dāng)時(shí)熱門的光電材料，但是這種材料室溫下熒光效率低。鐘老師帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)解決了這個(gè)難題，他們發(fā)明了“室溫配體輔助再沉淀技術(shù)”（授權(quán)專利，并轉(zhuǎn)讓給了TCL），制備了高熒光產(chǎn)率的鈣鈦礦量子點(diǎn)材料。他們?cè)?015年發(fā)表一篇ACS Nano文章²，目前已經(jīng)被引用1583次，這項(xiàng)工作非常領(lǐng)先且重要，受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。

跨界應(yīng)用，發(fā)表Nature Photonics

一般地，鈣鈦礦材料被用于太陽能電池、發(fā)光二極管、光電探測器、激光和鐵電材料。

一般地，消色差的波片采用多個(gè)單軸晶片的黏合、精確設(shè)計(jì)的超結(jié)構(gòu)材料來實(shí)現(xiàn)，但是這些材料的制備極其困難。

如果鈣鈦礦不做光電材料，跨界去做波片會(huì)怎么樣？

2021年10月7日，北京理工大學(xué)鐘海政教授、張用友副教授、王涌天教授等人，首次報(bào)道鈣鈦礦跨界做寬波段消色差1/4波片，發(fā)表在Nature Photonics上³，這項(xiàng)工作同時(shí)激活了鈣鈦礦和波片兩個(gè)方向。

如下圖所示，作者制備了兩種鈣鈦礦晶體，一種是無色的Cs₄PbBr₆，另一種綠色的CsPbBr₃@Cs₄PbBr₆晶體，里面內(nèi)嵌了CsPbBr₃，所以顏色不一樣，導(dǎo)致光學(xué)性質(zhì)也大不一樣。

利用下圖a所示的裝置，作者測試了兩種晶體的偏振調(diào)制特性，激光波長分別使用常見的532 nm和633 nm，入射光垂直于兩個(gè)樣品的(024)面，用偏振器測定入射光和透射光的偏振度，并用光纖光譜儀記錄其相應(yīng)的強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：無色的Cs₄PbBr₆晶體幾乎沒有調(diào)制作用，而綠色的CsPbBr₃@Cs₄PbBr₆晶體在可見光和近紅外 (532-800 nm) 區(qū)域可以將入射的線偏振光調(diào)制為左旋和右旋圓偏振光，且符合1/4波片規(guī)律。

具體測試細(xì)節(jié)及結(jié)果參見視頻⁴：

最后，研究人員解釋了CsPbBr₃@Cs₄PbBr₆綠色晶體的消色差偏振特性，他們采用雙折射理論來分析，發(fā)現(xiàn)內(nèi)嵌的CsPbBr₃納米晶對(duì)Cs₄PbBr₆的折射率有調(diào)制作用。

鈣鈦礦材料的能帶可調(diào)、易于制造，結(jié)合晶體內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控，可突破傳統(tǒng)光學(xué)材料的限制，為發(fā)展人工晶體光學(xué)和集成化提供了新思路。

參考資料

1.?https://nanophotonics.bit.edu.cn/yjdw/ad97bed782ec4683b7f6cb8faa0649d3.htm

2. ?ACS Nano 2015, 9, 4, 4533–4542.

3. ?Nat. Photon. (2021). https://doi.org/10.1038/s41566-021-00865-0

4. ?https://mp.weixin.qq.com/s/C81h6N5ifNEMcW6Qg694SA

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