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在实际应用中，荧光钙钛矿量子点（PQDs）必须具有高效率、稳定性和可加工性。迄今为止，如何在光固化前后在合适的单体中合成具有稳定分散性的PQDs仍然是一项挑战。
2024年10月31日，河南大学杜祖亮教授团队在Advanced Materials期刊发表题为“Tailorable Fluorescent Perovskite Quantum Dots for Multiform Manufacturing via Two‐Step Thiol‐Ene Click Chemistry”的研究论文，团队成员Huang Guangguang为论文第一作者，杜祖亮教授为论文通讯作者。
该研究提出了一种新的紫外光诱导两步硫醇-烯“点击化学”策略来制备具有这些特性的PQDs。第一步旨在PQD内核周围外延生长一个外壳，以确保在硫醇-烯单体溶液中的稳定分散性。第二步是利用光固化多形式制造工艺在硫醇烯基质中实现稳定的分散性。可定制的PQDs（T-PQDs）不仅在绿色发射中实现了约100%的最高光致发光量子产率（PLQY），在红色发射中超过96%，而且在“双85”老化、水暴露及机械应力等严苛条件下均表现出显著的稳定性。此外，其卓越的可加工性允许包括狭缝涂布、喷墨打印、激光直写、紫外光3D打印、纳米压印及旋涂在内的多种加工技术。T-PQDs的高效性与稳定性为其多样化的制造工艺奠定了基础，适应于广泛的应用领域。
DOI：10.1002/adma.202411453
该研究中的T-PQDs具有多种特殊优势：i) 共价交联网络使T-PQD薄膜具有高柔韧性和机械强度；ii) 绿色T-PQD薄膜在“双85”老化条件下表现出接近100%的PLQY和长达288小时的T95寿命；iii) 红色T-PQDs通过I-Br阴离子交换反应合成，显示出超过96%的PLQY；iv) T-PQDs具有高度可加工性，适用于狭缝涂布、喷墨打印、激光直写、紫外光3D打印、纳米压印和旋涂等加工技术；v) 基于T-PQD薄膜的10英寸LCD具有宽色域，达到国家电视系统委员会（NTSC）标准的130%，并且由T-PQD制成的电子纸张可以在水下工作。T-PQDs材料的多功能性支持了多样化的制造工艺。
总之，该研究开发了一种新策略，通过两步紫外光诱导的硫醇-烯点击反应来制备稳定、高效、可定制加工的PQDs。首先，在硫醇-烯反应的第一步中，硫醇盐壳层在PQDs周围形成，从而实现表面缺陷的钝化、高效和高可加工性；随后，在第二步中，通过硫醚键发生PQD与硫醇-烯聚合物之间的化学交联，最终固化并提高了产品的稳定性，使T-PQDs不仅高效、稳定，还具备优良的加工性能。由此制备的绿色和红色发光固态薄膜的PLQY值分别接近100%和96%。而3D打印的红绿双发射串联T-PQDs则展现出超过95%的PLQY值。同时，T-PQDs在严苛条件下，如“双85”测试、水浸等环境中，均表现出了卓越的稳定性。在“双85”测试下，绿色T-PQD薄膜的T95寿命为288小时。T-PQDs材料支持多种加工方式，如狭缝涂布、EHD喷墨打印、接激直书、紫外光3D打印、纳米压印及旋涂等。最终，该研究展示了T-PQDs在背光显示器中的应用，其色域覆盖率高达NTSC标准的130%，并实现了水下运行的电子纸张显示技术。
■密度泛函理论DFT计算：电荷密度、态密度DOS、能带、费米能级、功函数、ELF；介电常数、弹性模量、声子谱；吉布斯自由能、吸附能、掺杂能、缺陷形成能；HER、OER、ORR、NRR、CO2RR；反应路径、反应机理、迁移能垒等
■量子化学QC计算：静电势、偶极矩、布居数、轨道特性、自旋密度、Fukui函数；激发态、跃迁偶极矩；氢键、π-π堆积、疏水作用力；过渡态、反应能垒、反应机理；红外、拉曼、荧光、磷光、核磁谱、圆二色谱等
■分子动力学MD模拟：生物体系弱相互作用分析、受体-配体组装过程、结合自由能；材料体系的高分子构象预测、材料与溶液界面性质、粗粒化模拟；轨迹分析RMSD/RMSF、径向分布函数RDF、扩散、氢键数量；分子对接；同源建模；虚拟筛选、定量构效关系QSAR
■有限元FEM仿真：结构仿真（接触分析、非线性分析、振动/疲劳/传热/裂纹/碰撞分析）；电磁仿真（电场、磁场、电磁耦合、磁热耦合、射频微波）；流体仿真（多相流体、组分运输、流体传动、相变）；光学/声学仿真相关
