研在合工大 | 材料、电磁场与微波技术等领域新进展

【目录】1.激光调控自组装及手性超材料加工领域2.可重构微波领域3.锂离子电池重组梯次利用领域4.金属卤化物钙钛矿量子点电致发光器件领域

一

激光调控自组装及手性超材料加工领域

仪器科学与光电工程学院费业泰精密工程中心激光加工团队在飞秒激光调控自组装研究及手性超材料加工领域取得新进展，相关成果以“Light-Regulated Capillary Force Self-Assembly of Nano-Printed Pillars for Chiroptical Metamaterials”为题发表在国际知名学术期刊《Advanced Functional Materials》。

液体毛细力驱动的自组装在微纳功能结构的制备中显示出了巨大的潜力。目前，大多数微纳结构的毛细力自组装方法专注于结构设计，对微纳米结构自组装过程的精确调控仍然是一项挑战，这限制了毛细力自组装在制备多样化微纳功能结构时的应用。针对该问题，课题组将智能响应材料与飞秒激光打印引导的毛细力自组装技术结合，研究了双光子打印的智能材料微结构调控及响应规律，分别提出了液体毛细力自组装的温度调控(图1)和光调控方法（图2），实现了自组装过程的整体调控和局域精确调控。

图1 温度调控自组装手性微结构

图2 自组装手性微结构的涡旋二色性谱

作者利用该方法实现了光学手性超材料结构的制备，并成功用于光学涡旋二色性谱的检测。研究团队与中国科学技术大学微纳米工程实验室合作，在飞秒激光打印引导的自组装研究方面开展长期研究，实现了多种微纳功能结构的制备，并展示了在基于SERS的超灵敏生化检测（Adv. Funct. Mater., 2020, 30, 1909467）等领域的应用。

仪器学院吴思竹教授为论文第一作者，材料学院陈超副教授和仪器学院劳召欣教授为通讯作者，仪器学院夏豪杰教授和中国科学技术大学吴东教授、胡衍雷教授、倪劲成教授等对论文亦有帮助。该工作受到国家重点研发计划课题、国自然面上基金和合肥工业大学优秀青年培育计划的支持。

相关论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202407232https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04181https://doi.org/10.1002/adfm.201909467

二

可重构微波领域

微电子学院在电磁场与微波技术领域连续取得重要突破。黄文教授团队瞄准国家重点/重大应用需求，联合中国电子科技集团公司第三十八研究所、东南大学、香港城市大学等开展技术攻关，在可重构微波技术领域连续取得突破，相关成果发表在电磁场与微波技术领域的行业顶级期刊。

桑磊教授课题组提出了一种大频比可重构双频段微波阵列，采用单元复用的设计思路，解决了频率跨度比超过4的组阵难题，实现了Sub-6频段和毫米波频段的复用天线阵列，该技术将在下一代移动通信和多功能雷达中发挥重要作用。该工作发表于天线领域行业顶刊IEEE Transactions on Antennas and Propagation。论文的第一作者为桑磊教授，通讯作者为涂昊教授。该研究得到国家重点研发计划和军委科技委创新项目支持。

图1 辐射单元双频段重构复用的设计示意图

胡俊教授课题组提出了一种双通道线极化转圆极化毫米波透射阵，采用复合相位技术，完成极化转化的同时解决了双通道相位耦合问题，实现了对双通道波前的独立调控，该技术有望在无线通信以及卫星通信领域得到应用。该工作发表于微波理论与技术领域的行业顶刊IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques。论文的第一作者为胡俊教授，通讯作者为桑磊教授。该研究得到国家自然科学基金支持。

图2 极化重构系统示意图

三

锂离子电池重组梯次利用领域

汽车与交通工程学院车辆工程系新能源动力系统智能管理与控制团队在锂离子电池重组梯次利用领域取得新进展。相关研究成果“Screening and Echelon Utilization of Lithium-ion Power Batteries Using Clustering and Stepwise Regrouping Approach”发表在《IEEE Transactions on Transportation Electrification》。车辆工程系吴慕遥老师为第一作者，能源科学与动力系王丽老师、车辆工程系2024届硕士生夏文龙为合作作者，车辆工程系武骥老师为通讯作者。

锂离子电池重组梯次利用的应用场景非常广泛，如通信基站备用电源、分布式储能系统、光伏电站等。因此，本文提出将FCM聚类算法与减数聚类算法相结合，高效进行锂离子电池聚类。在此基础上，还提出了一种基于内外欧氏距离的逐步重组方法，以保证各锂离子电池模组规模相同，能够满足直接梯次利用的应用场景需求。实验结果表明，包括最大可用容量、端电压、SOC在内的多维不一致性评价指标均降低了20%以上，有利于锂离子电池重组梯次利用率的提高。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10556634

四

金属卤化物钙钛矿量子点电致发光器件领域

材料科学与工程学院蒋阳教授、童国庆教授团队与苏州大学唐建新教授团队合作，在金属卤化物钙钛矿量子点QLED领域取得新进展，相关成果以“Acid-etching induced metal cation competitive lattice occupancy of perovskite quantum dots for efficient pure-blue QLEDs”为题，发表在Interdisciplinary Materials期刊上，并被选为封面论文。材料学院博士生朱汉文为论文第一作者，童国庆教授、唐建新教授、蒋阳教授为论文共同通讯作者。

金属卤化物钙钛矿量子点（Perovskite quantum dots, PeQDs）由于其优异的光电性能在发光二极管领域表现出极大的应用潜力。然而，由量子点表面空位缺陷引起的器件效率低和光谱不稳定是混合卤素钙钛矿量子点QLEDs进一步发展所亟待解决的问题。

为此，该研究团队提出了一种基于有机酸刻蚀诱导阳离子竞争占位机制，实现对CsPb(Br_xCl_1-x)₃钙钛矿量子点表面缺陷的原位钝化。理论计算与实验研究发现辛酸（OTAC）可以有效去除导电性差且弱键合的有机表面配体。溶解在OTAC的钠离子与质子化的油胺配体相比，在量子点表面具有更高的吸附能，并且与质子化的油胺形成竞争机制，锚定量子点表面由配体脱落导致的空位缺陷，实现量子点表面钝化，增强了钙钛矿量子点的荧光量子效率和荧光寿命。以此为基础制备的深蓝光钙钛矿电致发光QLED（470nm）获得了8.42%的外量子效率，并且表现出出色的电致发光光谱稳定性。该研究成果为高性能钙钛矿量子点深蓝光QLED的设计与制备提供了新的思路。

上述研究得到国家自然科学基金、安徽省重点研发计划项目、安徽省自然科学基金、合肥工业大学黄山学者优秀青年计划及苏州纳米科学与技术协同创新中心的支持。

图1 金属卤化物钙钛矿量子点酸刻蚀机理表征及配体与钙钛矿量子点的相互作用示意图

图2 钙钛矿量子点深蓝光QLED的性能研究

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/idm2.12164

来源 | 仪器科学与光电工程学院 微电子学院

汽车与交通工程学院 材料科学与工程学院

封图 | 曾子帅

编辑 | 朱冠舟

责编 | 卫婷婷

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