近日，大湾区大学物质科学学院孙辰团队在有机半导体光物理领域取得重要研究进展，相关成果以“Ultralong-range exciton transport in submillimeter-scale spherulite film of π-conjugated polymers”为题合作发表在国际权威期刊《Nature Communications》。 研究背景：破解有机半导体激子输运瓶颈 有机半导体材料因其低成本、可溶液加工和柔性等优势，在显示与光电器件中具有广阔应用前景。然而，其性能长期受限于激子扩散长度短（通常小于20 nm）的问题，这主要源于材料内部无序结构和缺陷态对激子的俘获与非辐射复合。围绕这一关键科学问题，研究团队提出通过构建长程有序结构来提升激子输运能力的新策略。 研究成果：构建亚毫米尺度球晶，实现超长激子扩散 研究团队通过溶剂蒸汽退火（SVA）方法，在π共轭聚合物薄膜中构筑了大面积亚毫米尺度球晶结构。该结构具有高度有序的分级排列与优异链取向，有效降低缺陷密度，形成更加均匀的激子能量景观。实验表明，激子扩散长度平均约186 nm，最大可达396 nm，扩散系数最高达到0.63 cm²/s，显著优于传统无序聚合物薄膜体系，突破了溶液加工聚合物中激子输运受限的瓶颈。 进一步结合超快光谱与瞬态光致发光显微成像（TPLM）技术，研究系统揭示了“结构有序—激子动力学—光电性能”的内在关联。高度有序结构能够显著降低陷阱态密度，抑制非辐射复合，使光致发光量子效率由约30%提升至约40%，同时延长激子寿命并增强扩散能力。此外，球晶结构表现出明显的光学各向异性，有利于激子沿特定方向高效传输。 基于该结构构筑的聚合物发光二极管（PLED）表现出优异性能：最大亮度提升至4897 cd·m⁻²，外量子效率显著提高，发射光谱更窄、色纯度更高，并可在低电流密度下实现高亮度输出。该研究表明，通过构建长程有序分级结构可有效调控激子行为，为高性能有机发光器件及相关光电子器件的发展提供了新的材料设计思路。 团队与合作 本研究由大湾区大学物质科学学院孙辰团队联合多家单位共同完成。孙辰为论文共同通讯作者之一。该工作得到了广东省基础与应用基础研究基金等项目的支持。 课题组招聘 孙辰课题组现面向海内外长期招聘博士后、科研助理及研究生（含博士、硕士），研究方向包括但不限于：有机半导体激子动力学、超快光谱技术、有机激光与发光器件等。 （邮箱：sunchen@gbu.edu.cn）

近日，我校物质科学学院刘莎研究员与与南华大学李振业教授、赖寒健教授团队合作，在调控厚膜有机太阳能电池性能方面取得进展，相关成果以“Spin-manipulation via novel MoPS3 nanocrystal for high-performance thick-film organic solar cells”为题发表在《Nature Communications》(IF 16.6)期刊。刘莎研究员为本论文的共同通讯作者。 研究背景 有机太阳能电池（OSCs）因其轻量化、柔性化和低成本溶液加工特性，被视为下一代大面积光伏技术的重要方向。然而，厚膜（≥300 nm）有机太阳能电池在实现高功率转换效率时仍面临重大挑战：激子扩散长度有限，单重态激子寿命短，导致非辐射复合严重，同时载流子迁移率下降，填充因子和光电流损失明显。这一厚度与性能权衡问题，长期制约了有机太阳能电池的工业化大面积制备。 研究成果 该工作创新性地设计并制备了二维磁性 MoPS3 纳米晶体，通过溶剂辅助超声剥离得到高质量纳米晶体，并将其作为功能性添加剂掺入厚膜 OSCs 活性层。通过巧妙的材料工程，这些纳米晶体能够在活性层内部形成微弱内在磁场，并利用重金属 Mo 的自旋轨道耦合（SOC）效应，有效促进单重态（S1）向三重态（T1）的跃迁（ISC）。这一机制如同精细的“自旋开关”，显著延长了激子寿命和扩散长度，同时重新排列三重态与电荷转移态能量，抑制非辐射复合损失。研究团队通过瞬态吸收光谱（TA）、电子顺磁共振（EPR）、光致发光寿命（TRPL）等高精度表征，直接证实了 MoPS3 纳米晶体促进三重态生成和 ISC 加速的效果。实验表明，掺杂 MoPS3 后的 D18-Cl:L8-BO 厚膜 OSCs 激子扩散长度显著增加，载流子迁移率保持高且平衡，激子分离效率进一步提升。同时MoPS3 纳米晶体通过 S···Cl 和 Mo–O 定向协调作用，引导 D18-Cl 和 L8-BO 分子形成更加有序的 π-π 堆积和晶格排列，PiFM 与 GIWAXS 测试显示活性层纤维网络更均匀、细化，载流子陷阱和非辐射复合显著减少。 基于这一策略，实验室制备的厚膜 OSCs 取得卓越性能：100 nm 活性层 PCE 达 20.37%，300 nm 厚膜仍保持 19.36%（经认证为 19.13%），创造了厚膜有机太阳能电池的最高纪录。进一步验证了方法的通用性，在 D18:L8-BO 和 PM6:Y6 系统中，厚膜 PCE 轻微下降，展现了极佳的厚度耐受性与可扩展性。 这项工作不仅揭示了磁性纳米晶体在厚膜 OSCs 中延长激子扩散、抑制非辐射复合的内在机制，也为理性设计高性能、厚膜耐受的有机光伏材料提供了全新的理论基础和分子工具。该研究成果将有力推动有机光伏技术向高效、稳定、可产业化方向迈进，为可印刷大面积光伏器件的商业化应用奠定坚实基础。 刘莎课题组招聘 课题组长期招聘博士后研究人员，待遇从优，欢迎有志加盟的青年才俊发送邮件至shaliu@gbu.edu.cn ，进行进一步的沟通交流。

近日，我校物质科学学院刘莎研究员与华南师范大学贾涛教授、北京航空航天大学马睿杰教授团队合作，在高效有机太阳能电池材料设计与厚膜器件性能优化方面取得重要进展。相关成果以 “A Donor–Acceptor Integrated Polymer for Efficient Organic Solar Cells” 为题发表在 Science Advances 期刊。刘莎研究员为本论文共同通讯作者，大湾区大学访问研究生吴伦比为论文第一作者。 研究背景 有机太阳能电池（OSCs）凭借可溶液加工、机械柔性和轻量化等优势，被视为下一代光伏技术的重要方向。然而，目前高效率 OSCs 在厚膜（≥300 nm）条件下仍面临性能下降的难题：材料缺陷密度高、电子-声子耦合强、载流子迁移率下降，使光生电荷难以高效传输，从而限制了功率转换效率（PCE）及长期稳定性。如何从分子层面设计兼具高效载流子传输、低缺陷密度以及厚膜适应性的聚合物，一直是该领域的核心科学挑战。 研究成果 本工作创新性地设计并合成了一种融合 Y 型小分子受体的刚性 π 共轭骨架聚合物 PQIC。该聚合物将小分子受体纵向共价整合进聚合物骨架，形成完整而刚性的 π 共轭连续结构，具有双极性载流子传输能力，同时显著抑制分子振动与电子-声子耦合。PQIC 分子结构如同精细的“分子支架”，在活性层中既改善分子有序排列，又保证电荷传输路径连续且陷阱密度低。 结果显示，PQIC 虽然单独作为光吸收材料效率有限，但作为三元体系的第三组分掺入 D18:L8-BO 活性层后，可显著提升光电性能。在优化条件下，器件在 100 nm 活性层厚度下达到 PCE 20.81%（第三方认证 20.60%），而在厚膜 300 nm 条件下仍保持 19.11%，远高于二元对照体系的 15.76%。该工作不仅验证了融合受体刚性聚合物作为三元体系添加剂的有效性，还揭示了分子骨架设计、电子-声子耦合抑制与分子有序排列的协同机制。这些成果为厚膜、高稳定性、可扩展 OSCs 的材料设计提供了全新的理论基础和分子工具，有望推动有机太阳能电池向高效率、厚膜兼容及产业化应用迈进。 刘莎课题组招聘 课题组长期招聘博士后研究人员，待遇从优，欢迎有志加盟的青年才俊发送邮件至shaliu@gbu.edu.cn ，进行进一步的沟通交流。

钙钛矿太阳能电池被誉为下一代光伏技术的“希望之星”，但其长期工作稳定性不足始终是商业化应用的最大障碍。在三维钙钛矿中引入低维结构是提升稳定性的有效策略，然而，如何从分子层面精准操控这些低维结构的“维度”，使其既能高效保护三维结构，又不阻碍电荷传输，是领域内的核心科学难题。 针对这一挑战，大湾区大学陈虎研究员团队与深圳职业技术大学胡汉林教授、上海交通大学陈昊教授、新加坡国立大学侯毅教授、萨里大学张伟教授等国内外多个顶尖课题组紧密合作，从配体分子的源头设计出发，取得了关键性突破。 陈虎研究员团队创新性地设计并合成了一系列具有不同链长和末端官能团的新型双咪唑鎓盐配体。通过巧妙的分子工程，这些配体如同精细的“化学开关”，能够精准地引导钙钛矿晶体生长，实现了从零维（0D）分子晶体、到平行一维（1D）链、再到独特的“桥接”一维（1D）网络结构的逐级精准调控。 研究通过高精度的单晶X射线衍射技术，成功解析了所有新合成配体与碘化铅形成的低维钙钛矿单晶结构，从原子层面直接证实了配体结构与最终钙钛矿维度之间的明确构效关系。 特别是设计出的一种具有更长间隔基团的“桥接”一维结构，不仅显著增强了钙钛矿框架的稳定性，其高度择优的晶体取向更为电荷的高效垂直输运开辟了“高速公路”。这种创新的1D/3D杂化结构大幅提升了薄膜质量，缺陷态密度显著下降，最终协同实现了器件性能的飞跃：实验室制备的钙钛矿太阳能电池光电转换效率达到27.21%（经国家光伏中心认证为27.02%）。 该策略还成功拓展至大面积组件制备，30×30 cm²的钙钛矿组件获得了21.41% 的冠军效率。此外，在严苛的长期稳定性测试中，未封装的优化器件在60°C高温下连续光照2000小时，仍能保持初始效率的94.3%，展现出卓越的实际应用潜力。 此项工作不仅揭示了配体分子结构与低维钙钛矿维度之间的内在调控规律，为理性设计高效稳定钙钛矿材料提供了全新的理论基础和分子工具，该研究成果有力推动了钙钛矿光伏技术向高效、稳定、可产业化的方向迈进。 陈虎课题组招聘 陈虎研究员为该论文的共同通讯作者，承担了论文关键材料的设计与合成的主要工作。 陈虎研究员博士毕业于北京大学，入选国家教育部海外高层次青年人才引才计划、广东省珠江学者、东莞市特色人才、莞邑人才等人才项目，在牛津大学、阿卜杜拉国王科技大学留学多年，在专业期刊上发表论文60多篇。课题组经费充足，资源丰富，现面向海内外公开诚聘客座研究生、研究助理、博士后研究人员，表现优异者可推荐去海外一流高校的课题组继续深造。有志加盟的青年才俊可发送邮件至chenhu@gbu.edu.cn 进行进一步的沟通交流（课题组网址：https://www.x-mol.com/groups/hu/）。 论文标题与链接 《Dimensional control of low-dimensional perovskite hybrids for photovoltaics》

近日，我校物质科学学院陈辰研究员与哈尔滨工业大学（深圳）张倩教授、香港大学陈粤副教授合作，在调控离子键化合物的热电性能方面取得进展，相关成果以“Chemical bonding manipulation unlocks high performance ionic-bonded thermoelectrics”为题，发表于学术期刊Nature Communications。陈辰研究员为本论文的共同通讯作者。 研究背景 具有强离子性和显著电子局域化特征的离子键化合物通常具有宽带隙和强光学声子散射，导致载流子浓度和迁移率受限，从而表现出较差的电输运性能。传统的载流子调控等手段很难实现这类材料热电性能的优化。 研究成果 本研究以离子键化合物碲化锰（MnTe）为研究对象，通过引入化学键调控策略调节电子分布并引入多尺度声子散射中心，在提升电输运性能的同时有效抑制晶格热导率。在电输运方面，成功解耦了载流子浓度、迁移率和有效质量之间的耦合关系，实现多参数协同优化，从而显著提高功率因子。在热输运方面，随着键长增加引起的晶格软化以及多级缺陷结构的构建，有效降低了声子群速度并增强了全谱声子散射，实现了极低的晶格热导率。基于上述协同调控，材料的热电性能得到了显著提升。基于此材料构建的分段器件在473 K温差下实现了约11%的热电转换效率，可以媲美部分经典的IV-VI族热电材料。这一结果表明了化学键调控策略在离子键体系中的有效性，为优化此类材料并推动其在温差发电中的应用提供了新的思路。