要設(shè)計(jì)出高效的圓偏振光源，急需制備出同時(shí)具有高光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）和大發(fā)光不對(duì)稱因子（g_lum）的手性無(wú)鉛金屬鹵化物。

然而，由于手性材料中的電偶極矩（μ）和磁偶極矩（m）不匹配，PLQY和g_lum之間存在權(quán)衡。

2025年2月10日，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所徐亮金、南開(kāi)大學(xué)龍官奎在國(guó)際知名期刊Nature Communications發(fā)表題為《Stepwise amplification of circularly polarized luminescence in indium-based metal halides by regulating their structural dimension》的研究論文，Cui-Mi Shi為論文第一作者，徐亮金、龍官奎為論文共同通訊作者。

徐亮金，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究員。2010年本科畢業(yè)于華中師范大學(xué)，2015年獲中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所博士學(xué)位（導(dǎo)師為陳忠寧研究員），畢業(yè)后留所擔(dān)任助理研究員，2017-2020年先后在沙特阿普杜拉國(guó)王科技大學(xué)、美國(guó)佛羅里達(dá)州里大學(xué)從事博士后研究，2020年晉升為研究員。

徐亮金的研究方向?yàn)榻饘俅睾衔铮}鈦礦，有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料的合成與光電性能研究。

龍官奎，南開(kāi)大學(xué)研究員，國(guó)家級(jí)青年人才。2009年本科畢業(yè)于蘭州大學(xué)，保送至南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院攻讀博士學(xué)位（師從陳永勝教授）。隨后在天津化學(xué)化工協(xié)同創(chuàng)新中心（關(guān)乃佳/陳永勝教授）、多倫多大學(xué)（Edward H. Sargent教授）和南洋理工大學(xué)（高煒博/Cesare Soci教授）從事博士后工作，2020年加入南開(kāi)大學(xué)獨(dú)立開(kāi)展科研工作。

龍官奎的研究方向?yàn)槭中遭}鈦礦材料的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究，鈣鈦礦手性超結(jié)構(gòu)，有機(jī)太陽(yáng)能電池。近年來(lái)以第一作者及通訊作者身份發(fā)表論文40余篇，包括Nat. Photon.、Nat. Rev. Mater.、?Nat. Commun.、?Angew. Chem. Int. Ed.、?J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Energy Mater.、和Laser Photon. Rev.等國(guó)際知名期刊。

在本文中，作者解決了這一矛盾，并通過(guò)結(jié)構(gòu)尺寸調(diào)控開(kāi)發(fā)了高效的圓偏振發(fā)光（CPL）發(fā)射器。

通過(guò)調(diào)節(jié)手性有機(jī)陽(yáng)離子的尺寸和極化，并采用級(jí)聯(lián)陽(yáng)離子插入策略，研究人員構(gòu)建了0維（0D）、1維（1D）和3維（3D）基于銦（In）的手性金屬鹵化物。這些雜化材料表現(xiàn)出具有接近單位PLQY的自陷激子發(fā)射，而隨著結(jié)構(gòu)維度從0D增加到3D，|g_lum|指數(shù)級(jí)地從10^-3增加到近10^-1，最高|g_lum|達(dá)到0.89×10^-1。

結(jié)構(gòu)分析和理論計(jì)算表明，結(jié)構(gòu)維度的增加促進(jìn)了螺旋結(jié)構(gòu)的形成并增大了磁轉(zhuǎn)變偶極矩，從而改善了CPL性能。

本研究為灰度與結(jié)構(gòu)維度之間的關(guān)系提供了寶貴的見(jiàn)解，將促進(jìn)高效CPL活性材料的實(shí)際應(yīng)用。

圖1：CPL性能優(yōu)化策略

圖2：R/S-0DIn的結(jié)構(gòu)分析和光物理性質(zhì)

圖3：R/S-0D的結(jié)構(gòu)分析和光物理性質(zhì)

圖4：R/S-1D和R/S-3D的結(jié)構(gòu)分析和光物理性質(zhì)

圖5：增強(qiáng)CPL性能的機(jī)制分析

綜上，作者通過(guò)調(diào)節(jié)手性有機(jī)陽(yáng)離子的大小和極化特性，并采用級(jí)聯(lián)陽(yáng)離子插入策略，構(gòu)建了0維（0D）、1維（1D）和3維（3D）的基于In的手性金屬鹵化物，實(shí)現(xiàn)了高效圓偏振發(fā)光（CPL）性能的調(diào)控。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著結(jié)構(gòu)維度從0D增加到3D，這些金屬鹵化物的光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）接近100%，而發(fā)光不對(duì)稱因子（g_lum）呈指數(shù)增長(zhǎng)，最高達(dá)到0.89×10^-1，其綜合性能指標(biāo)（FOM）達(dá)到0.79×10^-1，均為目前已報(bào)道的最高值。

本成果不僅解決了高PLQY與大g_lum之間的矛盾，還闡明了結(jié)構(gòu)維度與CPL性能之間的關(guān)系，為設(shè)計(jì)高效CPL材料提供了新的理論依據(jù)。

該研究開(kāi)發(fā)的高效CPL材料在3D顯示、量子計(jì)算、自旋電子器件和信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，有望推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

Shi, CM., Lu, H., Wang, JY.?et al.?Stepwise amplification of circularly polarized luminescence in indium-based metal halides by regulating their structural dimension.?Nat. Commun., (2025).