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本期，我们将简单介绍下钙钛矿及TADF (Thermally Activated Delayed Fluorescence, 热激活延迟荧光) 材料，并列出几个小编认为的不是很学术的共同点，后续我们会对钙钛矿、TADF、石墨烯、二维等材料进行专题讲解。
钙钛矿材料是一类有着与钛酸钙（CaTiO3）相同晶体结构的材料，是 Gustav Rose 在 1839年发现，后来由俄罗斯矿物学家L. A. Perovski命名。钙钛矿材料结构式一般为ABX3，其中A和B是两种阳离子，X是阴离子。这种奇特的晶体结构让它具备了很多独特的理化性质，在包括太阳能电池、发光二极管（LED）、激光、光电探测器等许多设备中有着巨大的应用潜力。
OLED (有机发光二极管) 发光材料根据发光原理的不同分为荧光材料和磷光材料。荧光材料只在激子(exciton) 经由单重态的自旋状态时才会再发光。而磷光材料除单重态外经由三重态的自旋状态也会发光。由于单重态和三重态以1：3的比例发生，因此荧光材料的内部量子效率最大为25%，而磷光材料最大为100%。在荧光材料中，三重态激子的能量一般未用于发光，几乎全部以热量方式损失掉。TADF材料通过分子设计使其三重态激子通过反系间窜越，成为单重态，之后经其发光，同样使其效率能达到100%，从这一意义来说它属于荧光材料。与磷光不同的是，TADF材料是基于有机分子，并不需要稀有金属及稀土类元素。
1）虽然钙钛矿和TADF的性质早在上个世纪就被发现，但真正的应用发源都是在2009年，而且都是由日本科学家最初发现应用的。2009年，日本桐荫横滨大学的宫坂力(Tsutomu Miyasaka) 教授课题组在JACS (https://doi.org/10.1021/ja809598r)上首次选用有机-无机杂化的钙钛矿材料CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3取代传统DSSCs中的染料作为新型光敏化剂，制备出首个真正意义的钙钛矿太阳能电池，从此拉开了钙钛矿吸光材料的序幕。该文至今被引接近12000次。TADF最初用在OLED上的报道来自2009年日本九州大学安达千波矢(Chihaya Adachi)教授课题组在Advanced Materials上的文章(https://doi.org/10.1002/adma.200900983)，但由于没有提供合理的分子设计以及低效率并没有引起足够的重视；
2）在2009年之后，钙钛矿的发展在慢慢进行着，用于太阳能电池的效率也在渐渐提升，而TADF材料并没有什么发展。两者的真正爆发均来自2012年的顶刊。2012年牛津大学的Henry Sanith教授在Science（DOI:10.1126/science.1228604）上报道使用介观结构使PCE达到了10.9%，首次超过了10%，文章立即引爆学界，目前该文被引接近8000次。与此同时，日本九州大学的Chihaya Adachi教授课题组在Nature (https://doi.org/10.1038/nature11687) 报道通过合理的分子设计使OLED器件的外部量子效率接近20%，媲美磷光材料，轰动一时，同时明星分子4CzIPN也随之诞生。目前该分子由于高的荧光量子效率也被广泛应用在光催化反应中。该文章目前被引接近3600次。
3）2012年到今天，钙钛矿不断的霸占Science/Nature（前面我们刚讲过）以及各大子刊，除了不断刷新的效率，其简单容易制备的特性也使很多的课题组加入其中，即使以前单纯搞物理和工程的都会去蹭下钙钛矿热点发好文章；TADF材料虽然在那之后也刷了不少大子刊，但在顶刊基本没再出现，除了TADF材料的不好设计之外，应用面窄使除了OLED方向之外的课题组很难加入，但这依旧没有阻碍TADF的发展，TADF材料目前已经在努力推进商业化中，希望能取代部分荧光及磷光材料用在显示屏上。
4）器件效率评价指标都没有严格的评估方法。虽说在评估太阳能电池性能方面，有认证效率，但发光二极管上目前都是一言堂，大家并没有统一标准，导致有的组这个材料测出EQE三十多，但同样的材料在其他组也就二十多。由此看出难以得到可靠的结论。尤其值得注意的是，目前很多器件其结果严重依赖测量方式。为了统一标准以及实现可重复性，最近众多学者也在期刊重申了这些问题；如Best practices for measuring emerging light-emitting diode technologies. Nat. Photonics13, 818–821 (2019) . DOI：https://doi.org/10.1038/s41566-019-0543-y。所以加快标准的制定，使得不同研究组的结果可以得到可靠的比较和评估，尤其是获得高效率的结果，以及测量方式严重影响测量结果的时候，有必要在具有统一严格测量条件的第三方公共平台上进行器件测试评估。
5）两种材料对空气和水的耐受性及器件的稳定性都较差。目前使用的这些材料存在遇空气分解、在水和溶剂中溶解的问题，导致器件寿命短以及有时滚降很厉害，在测试器件寿命的时候均需要封装。因此为了商业化，需要开发出对空气和水稳定的材料或者从简化封装技术上解决这个问题。
6）材料有毒。目前的高效率钙钛矿电池中的吸光材料普遍含有铅，如果大规模使用将会带来环境问题，因此需要研发出光电转换效率高的无铅型钙钛矿材料。目前很多学者也在大力开发这类材料。TADF材料本身没多大毒性，毒性在于合成这个材料的过程，毕竟有机合成不注意保护的话，天天暴露在各种溶剂中对身体还是有害的。学生的命也是命，各大课题组在急需发文章的前提下还是要给学生一定的健康保障。
7）目前在发光应用上，两种材料在深蓝和近红外方面都存在效率问题，但一旦有突破，大文章基本不难拿下。
8）急需商业化器件开发。由于大面积薄膜难以保持均匀性，良率太低，目前报道的两种材料的器件都是很小的，实验室平方厘米级别，离实用化还存在相当远的距离，一旦放大到平分米级别，器件效率就低很多，因此需要发展出从实验室平方厘米量级到规模化应用平方米量级性能稳定的器件制备技术。目前很多课题组也正在进行产业化导向的研究，尤其韩国很多高校课题组。
9）还有很多共同点欢迎大家私信补充，同时做为结尾，和第一条遥相呼应，我们讨论下这两种材料获得诺贝尔的可能性。钙钛矿如果能解决产业化问题，和硅基太阳能一样便宜安全，日本的宫坂力教授必将获得奖项。同时，OLED方面目前产业化在大量布局，如果荧光OLED有幸获奖，邓青云教授和Steven A VanSlyke博士肯定有机会，但如果包含磷光和TADF的话，介于诺贝尔奖最多只颁发给三个人，Steven A VanSlyke博士极有可能出局，磷光的Stephen Forrest教授和TADF的Chihaya Adachi教授极有可能替补上去，当然由于2014年的诺贝尔物理学奖已经颁发给发明了高效(无机)蓝光二极管，带来了明亮而节能的白色光源的日本及美国三位科学家Isamu Akasaki、Hiroshi Amano、Shuji Nakamura。OLED能不能获奖目前暂无法得知，当然如果我们猜测准确，日本材料科学家未来又能获得两枚诺贝尔奖章，实现他们宏大的诺贝尔计划。(2020年诺贝尔奖又将有日本材料学者出现？日本令人佩服的诺贝尔奖计划)
注：如有科学表达错误之处，欢迎大家批评指正。
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