九三学社石家庄市科技专委会主任、铁道大学教授赵晋津团队低碳能源材料研究再获突破

九三学社石家庄市科技专委会主任、石家庄铁道大学教授赵晋津团队联合开展低碳能源钙钛矿材料基础科学问题研究，首次从原子尺度解析了杂化金属卤化物钙钛矿离子迁移致使分解路径以及阳离子有序的中间相结构，并揭示了钙钛矿分解过程中的电子结构和成键演变。相关成果以“Atomic-scale imaging of CH₃NH₃PbI₃ structure and its decomposition pathway”（钙钛矿原子尺度成像与降解路径）为题，于2021年9月17日在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications, 2021, 12, 5516）。

杂化钙钛矿材料具有优异的光电、电光和全光转换性能，受到低碳能源、生物医学和电子信息领域研究人员广泛关注。钙钛矿优异能量转换性能主要取决于ABX₃原子结构，其中铅碘八面体通过角连接构成的三维结构有利于载流子扩散，有机阳离子以及氢键可以引起自发极化和铁电性，促使光生载流子分离，提高载流子寿命。然而，由于该材料对电子束极其敏感，原子尺度的解析钙钛矿结构和离子迁移路径充满挑战。

基于此，赵晋津教授团队通过低剂量原子尺度成像，获得了钙钛矿材料MAPbI₃的原子结构，阐明了钙钛矿降解过程中的原子尺度离子迁移。降解过程可分为两步，先是形成有机阳离子MA⁺空位，然后是I^-和Pb²⁺扩散引起钙钛矿结构坍塌，分解为PbI₂。分解过程中，电子束会破坏C-N键，产生NH₃、HI和碳氢化合物，并伴随着带隙逐渐增大。这些发现对未来持续提升低碳高效能源材料研究极为重要，也为钙钛矿结构对称工程（铁电、反铁电、铁弹、离子迁移等）研究揭开序幕。

赵晋津表示，要充分发挥九三学社界别优势，深入开展前沿科学技术研究与创新，弘扬“爱国、民主、科学”的九三精神，坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，坚持不懈的向着科学技术的广度与深度进军，为我市经济社会高质量发展贡献九三力量。（崔丽娟）