南开大学研究团队在新型钙钛矿超高清显示技术中取得突破性进展

近日，南开大学化学学院的研究团队在新型钙钛矿超高清显示技术方面取得了重要的突破，相关成果在线发表在国际权威学术期刊《自然》（Nature）上，DOI： 10.1038/s41586-024-08503-9。这一研究由教授袁明鉴、中国科学院院士陈军以及研究员章炜主导，成员来自南开大学与多个国内国际研究机构的联合协作。

在超高清视频技术中，钙钛矿材料因其出色的光电性能与相对低廉的生产成本受到极大关注。纯红光钙钛矿材料长期以来面临的一个核心问题是其相稳定性差，导致在实际应用中难以实现可持续且高效的光发射。作为实现新一代超高清显示系统的关键色光之一，纯红光钙钛矿LED的推广应用受到了材料稳定性问题的严重制约。

调查发现，CsPbI3钙钛矿材料在室温下容易发生相变，转化为光学不活性的相，进而限制了其作为纯红光LED的应用效果。由于此类材料的粒径小，表面能量极大，导致其在实际条件下几乎无法保持稳定。因此，研究人员迫切需要理解和解决这一亚稳态相转变机制，以提升材料的相稳定性，从而实现在超高清显示技术中的广泛应用。

针对该技术领域的显著难题，南开大学研究团队率先提出了"外延异质结界面应力操控"的创新策略，以期通过引导晶格应力来改善钙钛矿的局部结构，从而增强其亚稳态的相稳定性。通过该方法，该团队实现了钙钛矿材料发光性能的显著提升，解决了部分材料在室温下相转变的瓶颈。

在研究过程中，科研人员通过精准的分子结构设计，调控了界面应力引发的晶格扭曲。研究证实，这种晶格扭曲机制有效抑制了相转变的过程，从而显著提高了材料的稳定性和光电性能。他们开发出的导电薄膜，不仅在稳定性上优于现有纯红光钙钛矿材料，其光电特性也显著向前迈进一大步。

这一研究成果的取得，得益于该团队强大的学科交叉合作，包括透射电镜结构表征等先进技术的应用。同时，南开大学还与北京师范大学、香港大学、瑞士洛桑联邦理工学院及沙特国王大学等国内外一流研究机构共建合作，共同推动了钙钛矿超高清显示技术的进步。

南开大学化学学院的袁明鉴教授在研究中负责材料与器件的整体设计，而陈军院士负责分子结构设计及表征技术的建设，章炜研究员则专注于透射电镜的各项表征工作。该团队的合作模式展示了当代科研中多学科交融的趋势，成功地为超高清显示技术的新材料研究开辟了新的方向。

为了使这一技术进步能够更好地服务于未来的显示技术，研究团队仍将继续探索钙钛矿材料在不同环境条件下的表现，包括温度、湿度、光照等变化因素对其稳定性的影响。通过不断优化材料设计与生产工艺，他们希望更进一步提升钙钛矿材料的应用潜力，助力超高清显示技术的普及。

未来，随着这一研究成果的深入应用，钙钛矿光电材料有望在下一代超高清显示系统领域发挥极大的作用，推动影视、娱乐和公共信息显示等行业的发展，极大地改善人们的视觉体验。这一突破不仅在学术界引起热烈反响，也为科技企业的实际应用提供了宝贵的研究基础。

南开大学研究团队在钙钛矿超高清显示技术的研究中取得的重大进展，不仅彰显了中国在显示技术领域的科研实力，也为全球显示产业的创新发展注入了新的活力。随着研究的深入，未来或将见证这一新材料技术的广泛应用，开启高清显示技术的新篇章。