Unveiling the Mysterious Structure Growth of 2D and 3D All-inorganic Perovskite Nanocrystals in Solution Phase Dynamically by Using Small-wide Angle X-ray Scattering Spectroscopy, Small Methods, 9, 8(2025)
利用小角與廣角 X 光散射光譜技術揭示溶液相中二維與三維全無機鈣鈦礦奈米晶體的結構動態成長機制
Kuan-Chang Wu, Je-Wei Chang, Yi-Chia Chen, Yu-Dian Chen, Jou-Chun Lin, Ying-Huang Lai, Chun-Jen Su*, and Di-Yan Wang*
2026/02/02
在溶液中即時分析二維（2D）與三維（3D）鈣鈦礦的結構形成具有高度挑戰性，原因在於鈣鈦礦中間體對環境條件非常敏感且其成長速度極快，傳統技術往往需要嚴格的樣品前處理，因此限制了在溶液中研究其動態行為的能力。本研究使用小角與廣角 X 光散射（SWAXS）來分析2D與3D鈣鈦礦奈米結構在其原始膠體狀態下的形貌與動力學，不同於先前研究多CsPbI3的結構崩解歸因於 δ 相形成，在我們研究發現，SWAXS光譜中顯示在未受處理的CsPbI3膠體溶液中已存在2D的Cs7Pb6I19奈米片結構。原位（in situ）SWAXS進一步追蹤了這些結構在稀釋溶液中之再結晶過程的動態結構轉變，加入雙（三甲基矽基）硫化物（bis(trimethylsilyl)sulfide, TMS）會使2D奈米片結構崩解，而在非極性溶劑中進行後續再結晶，形成高結晶度的Cs7Pb6I19奈米片，此研究成果指出2D及3D再結晶動力學與晶體成長理論與TMS濃度扮演關鍵角色，高TMS濃度會減緩再結晶速率，促進穩定晶格形成並提升結晶度，進而產生高亮度的黃色螢光放光；相反地，較低TMS濃度會加速再結晶，導致結構受損並限制高結晶性的成長。本研究指出，透過精準調控 TMS 濃度，可有效調變鈣鈦礦的再結晶動力學速率，進而達到最佳化再結晶後材料的結晶度與光電特性，並為鈣鈦礦結構之動態結構變化行為提供新的機制性見解。
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