2026年8月6日，高等研究院李秀婷副教授课题组通过运用纳米碰撞电化学技术，实现了对单颗粒CsPbI3钙钛矿量子点在纯化过程中γ相向δ相转变的原位实时检测。相关研究成果以“In situ probing of phase transition kinetics of single CsPbI3 perovskite quantum dots via nano-impact electrochemistry”为题，发表于自然指数期刊《Chemical Science》。课题组研究生张小琳、田雨为共同第一作者，李秀婷研究员为通讯作者。
全无机CsPbI3钙钛矿量子点具有优异的光电性能，但在利用乙酸乙酯（EtOAc）等极性溶剂进行纯化的过程中，具有优异光电活性的钙钛矿γ相易向无光学活性的非钙钛矿δ相转变，进而影响量子点的结构稳定性和光电性能。然而，目前在单颗粒水平上深入理解该相变的本征动力学仍面临巨大挑战。本研究建立了一种基于纳米碰撞电化学的原位分析策略，在单纳米颗粒尺度实时追踪CsPbI3量子点在EtOAc中的相变过程。研究基于γ相和δ相CsPbI3不同的Pb还原电化学响应，通过对单个量子点随机碰撞微电极所产生的瞬态电流信号进行统计分析，实现了对γ相比例的实时定量监测，从而直接揭示了量子点γ→δ相变的动态过程。进一步地，本研究将纳米碰撞电化学与非原位XRD获取的动力学数据与Johnson–Mehl–Avrami–Kolmogorov（JMAK）模型进行拟合。动力学分析表明，由纳米碰撞电化学曲线拟合得到的Avrami指数为1.14 ± 0.04，说明该相变的主要机制可能为表面缺陷位点上的异相成核及低维界面控制生长，体现出强纳米尺度限域下不同于宏观材料的相变行为。相较于基于整体平均信息的非原位XRD，纳米碰撞电化学能够在单颗粒尺度原位捕捉相变过程，提供更丰富、准确的动力学信息。本工作实现了钙钛矿量子点相变动力学的单颗粒原位检测，为理解溶剂诱导的纳米材料结构演化及优化量子点纯化策略提供了新的研究手段和重要依据。
该研究得到了深圳大学-台北科技大学2026年度学术合作专题研究项目的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1039/d6sc04719j
图1 纳米碰撞电化学在单纳米颗粒水平上原位检测CsPbI3量子点在乙酸乙酯中从γ相到δ相的相转变动力学
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