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杂化有机-无机钙钛矿（HOIPs）因其优异的晶体特性受到广泛关注。最新研究表明，这类材料不仅能形成晶体，还可进入液态和玻璃态，为非晶态功能材料的研究开辟了新路径。
英国利物浦大学Lauren N. McHugh、剑桥大学Siân E. Dutton和Thomas D. Bennett等研究团队系统研究了二维HOIP材料（S-(–)-1-(1-萘基)乙铵）₂PbBr₄在熔融与玻璃化过程中的结构动态。研究发现，其玻璃态相比晶体相展现出更优的机械性能，杨氏模量从2.30 GPa提升至5.29 GPa，硬度也显著增强。通过原位变温X射线散射、太赫兹远红外吸收光谱和固态核磁共振技术，研究人员揭示了该材料从晶体→液态→玻璃态的完整结构演化机制。
结构分析显示，熔融过程中[PbBr₆]⁴⁻八面体的Pb-Br配位数由6降至5，但仍保留部分角共享连接性，表现出“网络形成”行为。液态和玻璃态中仍存在有限的短程有序及由有机阳离子介导的残余结构关联，这为理解HOIP类材料的非晶态结构提供了关键依据。
该成果深化了对HOIP玻璃形成机制与性能关系的认识，有望推动其在相变存储、柔性电子等先进功能材料领域的应用。
文章亮点
1. 玻璃态性能突破：二维HOIP玻璃的杨氏模量达5.29 GPa，显著高于晶体相的2.30 GPa，机械性能大幅提升。
2. 结构动态解析：熔融过程中[PbBr₆]⁴⁻八面体配位结构部分保留，展现出独特的“网络形成”特性。
3. 多尺度表征技术：结合同步辐射X射线散射、太赫兹光谱与固态核磁共振，首次完整揭示HOIP三态转化的结构演化路径。
图文信息
文章信息
Ye, C., McHugh, L.N., Florian, P. et al. Structural dynamics of melting and glass formation in a two-dimensional hybrid perovskite. Nat Commun 16, 7696 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41467-025-61410-z
