納米人編輯部對全球重要科研團隊2020年代表性成果進行了梳理。今天，我們要介紹的是美國國家科學院院士，美國藝術與科學院院士、上海科技大學物質科學與技術學院院長，加州大學伯克利分校楊培東教授課題組。
楊培東教授是全球頂級納米科學家，開創并長期領導國際半導體納米線領域的發展，是納米光子學、納米催化以及人工光合作用領域的國際領軍人物之一。楊培東教授課題組長期致力于基于半導體納米線的能源、光學、催化等領域的研究，尤其是在人工光合作用、納米催化、納米光子學、太陽能電池、熱電材料、納米流體等領域。尤其值得一提的是，楊培東教授近年來聚焦于將自然和科技進行完美的結合，通過人工光合作用將太陽光轉變為液體燃料，也就是像植物一樣通過“光合作用”來獲取人們社會所需要而日益枯竭的能源，并為太空探索提供能源支撐。
楊培東教授32歲入選世界100位頂尖青年發明家，33歲成為加州大學伯克利分校終身教授，36歲獲得“青年諾貝爾獎”，41歲當選美國藝術與科學院院士，44歲獲得麥克阿瑟“天才獎”，45歲當選美國國家科學院院士，在湯森路透2000-2010年全球頂尖材料科學家榜單中排名第一，全球頂尖化學家榜單中排名第十，擔任JACS副主編，是諾貝爾獎的有力競爭者。
楊培東院士課題組部分代表性研究成果包括但不限于：
由于楊培東院士成果頗豐，在諸多領域均有重要成果，此處僅列舉其中幾種，歡迎大家留言補充。
1）世界首次發明半導體納米線激光器，在納米光子學領域引起革命性突破。
2）世界首次將半導體納米線用于太陽能轉化為燃料，并實現了自光敏化自供能復制的生物/無機協同半人工光合作用，長期領導人工光合作用領域的發展。
3）原創性提出了一系列合成低維鈣鈦礦納米材料領域的新技術，首次合成超薄二維鈣鈦礦納米結構，首次溶液法合成CsPbX3納米線，首次溶液法合成鈣鈦礦納米棒陣列。
4）發展了一系列貴金屬納米晶表面結構對催化性能調控的新策略。
5）提出了一系列Ag納米晶控制自組裝調控等離激元光學的新方法。
此外，楊培東院士課題組在能源、環境等相關領域進行了大量科學探索、深度創新和產業化推動，在廢熱轉化，太陽能電池、電催化等諸多領域都取得了一系列重要進展。因篇幅原因，此處不做詳細介紹。
有鑒于此，納米人編輯部簡要總結了楊培東院士課題組2020年部分重要研究成果，供大家交流學習。
1）由于相關論文數量較多，本文僅限于通訊作者文章。
2）由于學術有限，所選文章及其表述如有不當，敬請批評指正。
3）由于篇幅限制，部分成果未列入編號，僅以發表截圖展示。
2020年，楊培東院士團隊主要專注于能源轉化以及鈣鈦礦等相關領域的研究，取得的重要成果包括但不限于：
1）在能源轉化方面，發展了一系列CO2還原制高價值化學品以及燃料電池ORR催化轉化新技術，并系統梳理了半人工光合作用以及納米催化表界面調控策略的前世今生。
2）在鈣鈦礦材料領域，發展了多種單晶和納米晶合成策略，并在鈣鈦礦納米光學的機制研究方面取得系列突破。
其中，2020年最具代表性成果包括但不限于：
1. 發展了一種納米粒子-配體組裝體類酶催化劑，大幅提高CO2到CO的選擇性。
2. 構建了一種以商業銅粉和銀粉為原料的雙組分串聯催化體系模型，用于高速率CO2電解制多碳化學品。
3. 首次報道了Au22(SG)18納米簇的合成以及界面上的動態變化。
4. 成功合成了二維Ruddlesden-Popper單晶，并實現了高色純度的藍光LED。
5. 揭示了鹵化物鈣鈦礦納米晶發光機制。
以下分為三個方面展開：
PartⅠ 代表性成果
Part Ⅱ 能源催化
Part Ⅲ 鈣鈦礦
2020年代表性成果1
類酶催化劑增強CO2制CO
自從20世紀80年代以來，科學家就從未停止過對CO2電化學還原的追逐。由于HER的激烈競爭，水代替了CO2的還原，能源效率仍然受到限制。2020年，加州大學伯克利分校楊培東教授等人報道了一種納米粒子-配體組裝體，可以最大程度地減少HER，并有效提高CO2轉化為CO的選擇性。在水溶液中的邊緣過電位和起始過電位低至27?mV時，對CO的選擇性高達99%。此外，在中性介質的氣體擴散環境中，NOLI在高電流密度下也獲得了超高的CO選擇性(在400 mA??cm?2時達到98.1%)。
2020年代表性成果2
串聯催化劑增強CO2制多碳化學品
串聯電催化通過多組分催化劑設計，將復雜化學途徑中的各個步驟解耦，這一概念對高速率CO2電還原為多碳（C2+）產物具有極大的吸引力。2020年，加州大學伯克利分校楊培東教授報道了一種在堿性電解液中以商業銅粉和銀粉為原料的雙組分催化體系模型，極大地提高了CO2電還原為多碳（C2+）產物的選擇性。
2020年代表性成果3
Au22納米團簇界面動態變化
對于結構確定的金納米簇材料，其中比較重要的是在催化反應過程中從原子級精度對結構演變行為表征，加州大學伯克利分校楊培東等首次報道了Au22(SG)18納米簇的合成以及界面上的動態變化。在加熱和有氧的環境中，Au22納米簇的連續性的和pH相關的結構轉變，為設計在催化反應等過程中自適應的Au納米材料提供了經驗。
2020年代表性成果4
單晶二維RP相高色純度藍光鈣鈦礦LED
實現基于鈣鈦礦的高色純度藍光發光二極管（LED）仍然具有挑戰性。加州大學伯克利分校的楊培東和斯坦福大學Michael F. Toney團隊成功合成了一系列藍光二維Ruddlesden-Popper單晶及制備了高色純度的發藍光LED。為了理解潛在的機制，研究人員進一步闡明了溫度誘導的器件退化機制。
2020年代表性成果5
鹵化物鈣鈦礦納米晶發光機制
載流子復合是控制半導體光學特性的關鍵過程，對于低維半導體系統中缺陷和界面的影響的定量理解仍然不甚明了。有鑒于此，加州大學伯克利分校楊培東等人開發了一個由化學可調，高度發光的鹵化物鈣鈦礦納米晶體組成的模型系統，以說明載流子擴散和材料尺寸對載流子復合動力學和發光效率的作用。
Part Ⅱ 能源催化
以納米催化劑表界面調控和人工光合作用技術為代表的能源催化轉化，一直是楊培東院士課題組的重要研究方向之一。2020年，楊培東院士課題組主要在CO2還原、ORR、半人工光合作用等方面取得重要突破，尤其是在CO2還原領域取得系列進展，并系統梳理了半人工光合作用以及納米催化表界面調控策略的前世今生，具體如下：
類酶催化劑增強CO2電催化選擇性丨Nature Energy
將二氧化碳電催化轉化為燃料和化學品，是存儲可再生能源和合成增值產品的一種重要途徑。自從20世紀80年代以來，科學家就從未停止過對CO2電化學還原的追逐。由于HER的激烈競爭，水代替了CO2的還原，能源效率仍然受到限制。特別是在大規模應用所需要的高還原電流密度時，HER的影響尤其重要。大自然中具有復雜的納米級環境并允許實現高反應效率的酶催化劑為我們提供了靈感，但是在合成催化劑中實現類似酶催化的環境具有挑戰性。
有鑒于此，加州大學伯克利分校楊培東教授等人報道了一種納米粒子-配體組裝體，可以最大程度地減少HER，并有效提高CO2轉化為CO的選擇性。配體封端的膠體金屬納米顆粒被用來形成NOLI。例如，為了生成Ag-NOLi，采用十四烷基膦酸(TDPA)配體合成的Ag納米顆粒被用作前體，而為了促使Ag-NOLi的形成，研究人員將Ag NPs組裝在碳紙載體上，使NPs彼此連接成陣列。NOLI包括金屬納米顆粒表面和在其附近的分離的配體層。這種中間層具有獨特的贗電容特性，脫溶的陽離子被插入其中，形成了一種活性中心構型，使催化劑在原始金屬表面和帶有拴系配體的納米顆粒上的催化轉化率分別提高了兩個數量級和一個數量級。NOLI在水溶液中的邊緣過電位和起始過電位低至27?mV時，對CO的選擇性高達99%。此外，在中性介質的氣體擴散環境中，NOLI在高電流密度下獲得了超高的CO選擇性(在400 mA??cm?2時達到98.1%)。
Dohyung Kim, Sunmoon Yu et al. Selective CO2 electrocatalysis at the pseudocapacitive nanoparticle/ordered-ligand interlayer. Nature Energy 2020.
DOI：10.1038/s41560-020-00730-4
https://www.nature.com/articles/s41560-020-00730-4
Cu-Ag串聯商業催化劑實現高速率CO2電解制多碳化學品丨 Joule
串聯電催化通過多組分催化劑設計，將復雜化學途徑中的各個步驟解耦。這一概念對高速率CO2電還原為多碳（C2+）產物具有極大的吸引力。針對串聯策略是否可用于高速率的CO2還原，加州大學伯克利分校楊培東教授報道了一種在堿性電解液中以商業銅粉和銀粉為原料的雙組分催化體系模型。
與單獨的Cu相比，串聯催化劑在CO2電解過程中，流向C2+產物（C2H4、C2H5OH和CH3COOH）的部分電流顯著增加，同時選擇性向C2H4上的含氧化合物轉移。與先前的Cu-Ag研究不同，電解后表征和CORR的控制實驗結果表明，Cu和Ag在該體系中可獨立工作，從而使Ag產生的局部CO與Cu上的C-C鍵合在一起，是高速率生產C2+的關鍵。對C2+產物的歸一化內在活性表明，對于Cu催化的C2+生產，在CO2RR串聯生產中Ag產生的微環境優于純CO2和CO氣氛。
Chen et al., Cu-Ag Tandem Catalysts for High-Rate CO2 Electrolysis toward Multicarbons, Joule (2020)
DOI：10.1016/j.joule.2020.07.009
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.07.009
電化學加擾的無序納米晶體對CO2到多碳具有催化活性丨PNAS
促進C–C鍵的形成是CO2到多碳（CO2到C2+）的電還原過程的關鍵問題之一。在開發用于CO2到多碳（CO2到C2+）化學品的電催化劑研究中，塊狀派生的銅基電極已經取得了巨大的進展。理解銅納米催化劑上普遍存在結構動力學，對CO2還原過程內在活性的影響具有重要意義。有鑒于此，加州大學伯克利分校，勞倫斯伯克利國家實驗室楊培東教授進一步探索了先前報道的在二氧化碳電還原條件下Cu NP整體結構轉變過程。
通過密切跟蹤動態材料在電解過程中的狀態，可以發現材料的異位結構特征（即報道的單晶氧化物納米立方體），并確認該特征對于C2+活性催化劑是唯一的。同時，確定該特征是由去除偏壓后的氧化作用引起的。因此，采用化學鈍化技術來阻止這種氧化。隨后的鈍化非原位表征揭示了第二個特征：由于低結晶度或富集紊亂，其固有C2+活性比結晶對應物提高了7倍。原位表征表明，無序狀態部分的出現是由于初始狀態的高遷移率導致的，因此可以在數秒的時間尺度上迅速轉變。這三種表征共同說明了一種稱之為“電化學加擾”的現象，其中陰極偏壓會誘導納米晶體快速融合成活性無序狀態，在暴露于環境條件下極易同時發生氧化和結晶。也就是說，無序的銅結構促進了由CO2形成C–C鍵，而電化學納米晶體的加擾是制造此類催化劑的途徑。
Li, Yifan, et al, Electrochemically scrambled nanocrystals are catalytically active for CO2-to-multicarbons, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020
DOI：10.1073/pnas.1918602117
http://www.pnas.org/content/early/2020/04/15/1918602117
Pt-Co納米框架用作高性能燃料電池電催化劑丨Nano Lett.
Pt基合金在燃料電池領域具有極大的應用潛力，尤其是對陰極的氧還原反應（ORR）和陽極的甲醇氧化反（MOR）。合理的設計Pt基合金的組成和形貌對提高催化性能至關重要。有鑒于此，加州大學伯克利分校楊培東教授團隊通過化學刻蝕實心菱形十二面體Pt-Co合金中的Co合成Pt-Co納米框架，所得材料在ORR和MOR反應中表現出優異的性能。
在酸性電解液中，所得的Pt-Co納米框架表現出優異的ORR性能，其初始質量活性高達 0.40 A mgPt-1，經過10000次循環后，其質量活性仍有0.34 A mgPt-1的保持。在堿性電解液中，納米框架的MOR質量活性高達4.28 A mgPt-1，是商業化Pt/C催化劑的4倍。實驗結果表明納米骨架與含碳毒化中間體的弱相互作用有助于增強MOR性能。更重要的是，Pt-Co納米框架在長時間循環測試中表現出優異的穩定性，這可以歸因于電化學過程中可以忽略不計的Co溶解。
Shouping Chen et al. High-Performance Pt?Co Nanoframes for Fuel-Cell Electrocatalysis. Nano Lett., 2020.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b05251
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b05251
Au納米簇加熱過程中的結構演變丨JACS
對于結構確定的金納米簇材料，其中比較重要的是在催化反應過程中從原子級精度對結構演變行為表征，加州大學伯克利分校楊培東等首次報道了Au22(SG)18納米簇的合成以及界面上的動態變化。在加熱和有氧的環境中，Au22納米簇的連續性的和pH相關的結構轉變，作者通過ESI-MS和UVVIS方法對Au22轉變為Au(I)SR物種的過程進行表征。通過對Au22界面上進行調控，作者通過動力學方法對Au22的變化過程進行表征。這項系統性的研究結果顯示了納米簇的結構轉變過程，為設計在催化反應等過程中自適應的Au納米材料提供了相關經驗。
12.5 mM HAuCl4·3H2O和7.5 mM谷胱甘肽溶解在水中，隨后通過1 M NaOH溶液pH值調節至12，隨后立即加入新制NaBH4溶液，發現溶液顏色變為橙紅色。通過0.33 M HCl溶液將pH值調節至2.5，通過在溶液中加入甲醇并進行離心得到Au22(SG)18納米簇材料。分別將0.15 mg/mL Au22(SG)18溶液加熱35 ℃，43.5 ℃，52 ℃，60 ℃，通過UVVIS對溶液變化進行記錄：每隔12 h對35 ℃溶液記錄；0~16 h過程中每小時記錄/16~107 h過程中每隔7 h進行記錄；對52 ℃溶液在0~18 h內每小時進行記錄；對60 ℃溶液在0~9 h內每小時進行記錄。
Bei Zhang, Chubai Chen, Wesley Chuang, Shouping Chen, and Peidong Yang*. Size transformation of Au22(SG)18 nanocluster and its surface sensitive dynamics, J. Am. Chem. Soc. 2020
DOI：10.1021/jacs.0c03919
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03919
密堆積納米線-細菌雜化材料用于高效人工光合作用丨Joule
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435120300933?via%3Dihub
生物/半導體協同光催化合成丨Nature Catalysis
通過太陽光生成高附加值的化學品，將太陽能儲存在化學鍵中還未達到實際應用的要求。化學研究者通過模擬自然過程中的光催化過程，用半導體納米材料實現了光催化反應（分解水，CO2轉化等）。光半導體/生物復合體系實現了將生物基細胞催化劑和半導體納米材料復合，其中生物酶實現提高產物選擇性，并降低轉化過程中的活化能，半導體納米粒子能夠穩定和高效的吸收光能量。
加州大學伯克利分校楊培東綜述報道了利用半導體/生物復合體系實現利用光能量將N2，H2O，CO2等轉化為高附加值化學品（value-added chemical）的體系和方法。對親電有機生物體（electrotrophic organism）與光電極的復合作用進行總結。詳細闡述了光敏微生物機制在光催化過程中的動態變化過程，并對電荷轉移機理和細胞保護機制的發展進行研究。最后，作者對生物光催化體系的發展趨勢和改善方法進行總結和展望。
光電化學半導體/生物復合結構（Photoelectrochemical semiconductor biohybrids）:目前的無機材料基催化體系中能夠對CO2進行轉化，但是這些反應中產物一般為CO或者甲酸，并且選擇性較差，法拉第效率很低。生物有機體中通過酶能夠實現將CO2通過轉化并實現非常高的反應選擇性，這是由于酶結構催化位點具有疏水結構并能通過立體位阻效應影響產物的選擇性。并且，未飽和配位的氨基酸能夠穩定中間體，并改善電子和氫的轉移過程。酶結構對環境展現了獨特的反應能力，通常生物體中酶通過和其他蛋白質配合，體現協同作用。因此，將生物酶結合到光電極上可能展現非常好的效果。通常，細胞中的生物酶結合能夠通過復制和自愈作用提高穩定性。卵原性產乙酸菌（acetogen Sporomusa ovata）被負載到石墨電極上生成乙酸，并通過優化電極結構、形貌，優化乙酸菌的濃度并進行修飾，改善了反應活性。巴氏甲烷菌（Methanosarcina barkeri）被用于和Pt基、Ni基電極配合，將CO2轉化為CH4，法拉第效率高達81 %，電流密度為-0.29 mA/cm2）。此外，Ralstonia eutropha（富營養小球藻）、Xanthobacter autotrophicus（自養黃桿菌）等也被應用于無機半導體/生物復合催化體系中。
全細胞光敏化體系（Whole-cell photosensitization）: 藍細胞（Cyanobacteria）被用于將CO2轉化為碳氫化合物，并且其能夠在吸收光的同時作為CO2催化位點。通過將藍細菌類囊體膜（cyanobacteria thylakoid membranes）上負載Pt納米粒子，并將其和PSI、PSII體系結合，成功實現了光催化分解水生成H2。有研究實現了通過將固氮酶（nitrogenase）和CdS結合，實現了將N2還原生成NH3。但是這種將全細胞體系和納米粒子的結合體系中容易被降解，穩定性較差。莫雷利亞熱乙酸（Moorella thermoacetica）（非光活性細胞）和CdS配合實現將CO2轉化為多碳乙酸。pal紅假單胞菌（Rhodopseudomas palustris）和CdS復合結構被開發實現了自身光敏化能力，并提高了的生成C2+物種的能力，比自然結構的性能更高（光催化性能提高值1.67 %）。反硝化硫桿菌（Thiobacillus denitrificans）通過和CdS配合，實現了在光催化條件下將NO3-還原為N2O。除了CdS，其他無機半導體材料也被應用于光催化體系中，比如Au納米簇，InP納米粒子，CdSe，Cu2ZnSnS4等復合納米材料。總之，通過將不同的細胞與無機半導體材料配合，實現了生成乙酸、PHB、H2、甲酸、丙醇、己糖、丁二醇等物種。
電荷轉移過程（Charge transfer）:通過細胞/無機半導體復合體系，實現了對生物/無機材料界面上電荷傳輸的光譜學研究（瞬態吸收光譜TA、時間分辨紅外光譜TRIR）。
細胞保護策略（Cytoprotection）:細胞體系通過組裝到MOF材料、水凝膠（hydrogel）中實現了對細胞結構的保護。
Stefano Cestellos-Blanco; Hao Zhang; Ji Min Kim; Yue-xiao Shen; Peidong Yang*. Photosynthetic semiconductor biohybrids for solar-driven biocatalysis. Nature Catalysis, 2020, 3, 245–255.
DOI: 10.1038/s41929-020-0428-y
https://www.nature.com/articles/s41929-020-0428-y
納米催化中的表界面控制丨 Chem. Rev.
非均相催化劑的表面和界面對其性能至關重要，因為它們通常被認為是催化反應的活性中心。隨著納米科學的發展，調節納米結構的表面和界面的能力為開發和優化多相催化劑提供了一種通用的方法。
有鑒于此，加州大學伯克利分校楊培東教授等總結了氧還原反應（ORR），電化學CO2還原反應（CO2RR）和串聯催化納米顆粒催化劑的表面和界面控制。作者從ORR在納米級表面上的活性開始，然后集中介紹了優化Pt基催化劑性能的方法，包括合金化，核殼結構和高表面積開放結構。對于CO2RR，其催化劑的表面組成起主要作用，作者介紹了其反應基礎和不同納米金屬催化劑的性能。對于串聯催化，其單個納米結構中的相鄰催化界面催化順序反應，作者描述了其概念和原理，催化劑合成方法以及在不同反應中的應用。
Chenlu Xie, Zhiqiang Niu,Dohyung Kim, Mufan Li, Peidong Yang*, et al. Surface and Interface Controlin Nanoparticle Catalysis. Chem. Rev. 2020, 120, 2, 1184–1249
DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00220
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.9b00220
Part Ⅲ 鈣鈦礦
楊培東院士課題組長期致力于低維鈣鈦礦材料和陣列的合成，及其在納米光學和能源等領域的應用。2020年，楊培東院士課題組主要在鈣鈦礦納米光學領域取得重要突破，包括鈣鈦礦納米陣列圖案化策略，單晶二維RP相鈣鈦礦藍光LED，以及低維鈣鈦礦發光機制研究，具體如下：
可規模化的CsPbX3鈣鈦礦納米陣列的兩步圖案化丨ACS Nano
鹵化物鈣鈦礦具有許多重要的光電特性，包括高發光效率、高吸收系數、色純度和可調的發射波長，這使該材料有望用于光電應用。但是，仍無法精確控制鹵化鈣鈦礦的大規模圖案化生長，這限制了其在各種設備應用中的潛力。有鑒于此，加州大學伯克利分校楊培東團隊報道了一種銫鉛鹵化鈣鈦礦單晶陣列生長的圖案化方法，這種大規模構圖方法為研究基于鈣鈦礦的新型光電應用的基本特性提供了全新的平臺。
該方法包括兩個步驟：鹵化銫鹽陣列的構圖和化學氣相傳輸（CVT）工藝（將銫鹽陣列轉化為單晶鈣鈦礦陣列）。研究表征確認了合成的鈣鈦礦陣列的化學組成和光學性質。這種圖案化方法可以對單晶銫鉛鹵化鈣鈦礦陣列進行圖案化，其間距從2 μm至20 μm可調，晶體尺寸從200 nm至1.2 μm可調，產率極高，幾乎所有陣列中的每個像素都轉化成了鈣鈦礦晶體。
Chung-KuanLin et al. Two-Step Patterning of Scalable All-Inorganic Halide Perovskite Arrays, ACS Nano 2020.
DOI:10.1021/acsnano.9b09685.
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b09685
單晶二維RP相鈣鈦礦藍光LED的結構和光譜動力學丨Science Advances
實現基于鈣鈦礦的高色純度藍光發光二極管（LED）仍然具有挑戰性。加州大學伯克利分校的楊培東和斯坦福大學Michael F. Toney團隊成功合成了一系列藍光二維Ruddlesden-Popper單晶及制備了高色純度的發藍光LED。盡管此方法成功地實現了基于不同層厚度的一系列帶隙發射，但在施加高偏壓下，器件仍然遭受傳統的溫度誘導器件退化機制的困擾。
為了理解潛在的機制，研究人員通過研究晶體結構和光譜演化動力學，通過原位溫度依賴性單晶X射線衍射，光致發光（PL）表征和密度泛函理論計算，進一步闡明了溫度誘導的器件退化。由于[PbBr6]4-八面體的傾斜和有機鏈的紊亂，溫度升高，PL峰變得不對稱加寬，并具有明顯的強度衰減，這導致帶隙減小。這項研究表明，在LED工作條件下進行熱量管理是維持高亮度發光的關鍵因素。
Structuraland spectral dynamics of single-crystalline Ruddlesden-Popper phase halideperovskite blue light-emitting diodes，Science Advances，2020
DOI:10.1126/sciadv.aay4045.
https://advances.sciencemag.org/content/6/4/eaay4045
低維鹵化物鈣鈦礦納米結構中激子復合動力學的尺度定律丨JACS
載流子復合是控制半導體光學特性的關鍵過程，對于低維半導體系統中缺陷和界面的影響的定量理解仍然不甚明了。有鑒于此，加州大學伯克利分校楊培東等人開發了一個由化學可調，高度發光的鹵化物鈣鈦礦納米晶體組成的模型系統，以說明載流子擴散和材料尺寸對載流子復合動力學和發光效率的作用。
該新合成方法提供了一個良好控制的膠體系統，該系統由縱橫比，鹵化物組成和表面條件不同的納米晶體組成。使用該系統，研究人員揭示了相對于納米晶體的長寬比的光致發光量子產率和輻射壽命的比例定律。本文推導的縮放定律不僅是現象學上的觀察，而且被證明是一種以定量和可解釋的方式解開微觀系統載流子動力學的強大工具。研究人員對模型系統和理論公式的研究揭示了尺寸是對載流子動力學的隱性約束，并確定了擴散長度是區分納米級和宏觀載流子行為的重要參數。不同尺寸范圍內載流子動力學的概念區別為涉及復雜微結構的光學設備提供了新的設計規則。
Mengyu Gao et al. Scaling Laws of Exciton Recombination Kinetics in Low Dimensional Halide Perovskite Nanostructures, J. Am. Chem. Soc. 2020.
DOI: 10.1021/jacs.0c02000
https://doi.org/10.1021/jacs.0c02000
全無機鹵化物鈣鈦礦的相變和陰離子交換丨Acc. Mater. Res.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.0c00009
類液相界面介導鹵化鉛鈣鈦礦的結構相變丨Matter
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238520303738?via%3Dihub
除此之外，楊培東教授課題組2020年在人工光合作用、一維納米材料、鈣鈦礦太陽能電池等領域還取得了其他重要成果，由于內容較多，在此不一一列出。感興趣的讀者可前往楊培東教授課題組網站學習。
楊培東院士課題組主頁：
http://www.cchem.berkeley.edu/pdygrp/main.html
重要理念
有人曾問楊培東，他和馬云有什么共同點。他回答說：原創和冒險。
原創，是楊培東一以貫之的重要科研原則。他說：科學是做從0到100的探索。科研就要有辨識度，不能臉譜化，要在15秒鐘讓人想起你做了什么，而這一切，都歸根于2個字：原創。
至于冒險，他說：我喜歡嘗試新的東西，并且不怕失敗。當時做人工光合作用，就是一個典型的案例，一個天方夜譚式的天馬行空的想法，在質疑和嘲笑聲中一步步成為現實，并引領科研發展的趨勢和潮流。
或許，每個做科研的人都應該有自己的主見，不隨波逐流盲目跟風。一旦做成功了，就是對人類的貢獻；做不好，也可以學到很多新東西。
楊培東院士簡介
楊培東（Peidong Yang），國際頂級納米材料科學家。1988年考入中國科學技術大學應用化學系，1993年赴美國哈佛大學求學，1997年獲哈佛大學化學博士學位。2012年當選美國藝術與科學院院士，2016年當選美國國家科學院院士。
