研究所考研，研究所考研难度
导语
基于自旋选择性的光学跃迁过程，自旋极化激光可以将电子自旋角动量直接转化为相干光子的圆偏振态，在3D显示、量子技术等新兴领域扮演着重要的角色。目前已报道的自旋极化激光往往依赖铁磁电极自旋注入或偏振光学元件去实现，限制了这种新型激光器件的小型化和功能集成。研究表明，低维手性有机无机复合钙钛矿结合了有机分子的化学多样性和无机材料重原子效应带来的大的自旋–轨道耦合，表现出优异的加工性能、显著的自旋能态裂分、长的自旋弛豫寿命、有效的光学增益等优势，有望构筑借助自身手性结构构建自旋极化的激发态，为实现不依赖外部自旋注入的自旋极化激光提供了新机遇。近日，中国科学院化学研究所赵永生研究员课题组在该研究领域取得了新进展（Adv. Mater.2023, DOI: 10.1002/adma.202305260）。
前沿科研成果
激子手性传递实现自驱动自旋极化激光
图1.激子手性传递在1D钙钛矿锚定3D钙钛矿结构中实现自驱动自旋极化激光
最近，赵永生研究员和张闯研究员课题组提出了一种激子手性传递的策略，在设计的手性一维（1D）钙钛矿锚定三维（3D）钙钛矿的体系中，实现了室温下的自驱动的自旋极化相干光发射。他们设计了一种手性1D钙钛矿锚定非手性3D钙钛矿（3D@1D）的复合钙钛矿结构，其中1D钙钛矿具优异的手性，而非手性3D钙钛矿可以实现光学增益。在3D@1D钙钛矿，非手性3D钙钛矿纳米晶体均匀地分散在手性1D钙钛矿的基质中，它们通过手性1D钙钛矿高度结晶的界面连接。该界面能够通过超快的能量转移将激子手性从手性1D钙钛矿高效转移到非手性3D钙钛矿，从而不依赖于外部的自旋注入即可在非手性3D的钙钛矿中产生不平衡的粒子数布居。通过构建粒子数反转实现了自旋极化的相干光发射，它具有比在非手性3D钙钛矿中通过自旋注入产生的自旋极化相干光高约4倍的不对称度。具有不同卤化物组成的3D@1D钙钛矿结构的结构多样性不仅可以调节自旋极化的相干光的波长范围（510-610 nm），而且可以通过调节辐射复合和自旋弛豫之间的竞争，从而将发光不对称度提高至6.2%。
相关研究成果发表于国际材料领域权威期刊Adv. Mater.期刊上（DOI: 10.1002/adma.202305260）。论文第一作者为博士生刘晓龙，通讯作者为张闯研究员和赵永生研究员。
课题组简介
在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，中国科学院化学研究所光化学院重点实验室赵永生课题组近年来一直致力于有机纳米光子学材料与器件，以新型可穿戴器件和下一代显示技术的关键需求为导向，用化学思想发展了新型光子学材料，同时以有机材料的光子学特异性为突破口，揭示分子在凝聚态下特殊的激发态动力学过程，发展传统的光化学理论。重点关注特定结构与功能的有机纳米光子学材料与器件的可控构筑，有机微纳晶体材料中的激发态过程与光子学功能的构效关系，以及有机柔性光子学集成器件等研究方向。近年来，在高性能有机激光材料（Angew. Chem. Int. Ed.2023, 62, e202309386; J. Am. Chem. Soc.2021, 143, 20249-20255）、激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚（Nat. Commun.2021, 12, 3265, Adv. Mater.2022，34，2106095）、有机微纳激光集成器件（Nat. Commun.2019, 10, 870，Sci. Adv.2021，7，eabh3530; CCS Chem.2020, 2, 369）等方面开展了系统性的研究工作。
教授简介
赵永生，中国科学院化学研究所研究员、博士生导师。国家杰出青年基金获得者，国家万人计划领军人才，先后获亚太光化学协会青年科学家奖，RSC ChemComm青年科学家奖等国际学术奖励，以及国家自然科学二等奖（第二完成人）、科学探索奖、何梁何利奖、北京市杰出青年中关村奖、中国青年科技奖、中国化学会赢创化学创新奖、中国科学院杰出科技成就奖（集体奖）、中国科学院青年科学家奖等国内奖励。长期从事有机纳米光子学材料领域的研究，在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、CCS Chemistry、SCIENCE CHINA Chemistry等期刊发表论文240余篇，引用13000余次。申请/授权中国专利40余项，主编专著1部，撰写合著3章。
邀稿
今天，科技元素在经济生活中日益受到重视，中国迎来“科学技术爆发的节点”。科技进步的背后是无数科学家的耕耘。在追求创新驱动的大背景下，化学领域国际合作加强，学成归国人员在研发领域的影响日益突出，国内涌现出众多优秀课题组。为此，CBG资讯推出“人物与科研”栏目，走近国内颇具代表性的课题组，关注研究、倾听故事、记录风采、发掘精神。来稿请联系C菌微信号：chembeango101。
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