臺(tái)大與中研院合作團(tuán)隊(duì)共同解開鈣鈦礦材料之分子運(yùn)動(dòng)對(duì)光電特性的關(guān)係　成果發(fā)表於Nature Commnuications

臺(tái)大分子科學(xué)技術(shù)國際學(xué)程主任暨材料系特聘教授陳俊維，與中研院原子分子科學(xué)研究所博士余慈顏所組成的研究團(tuán)隊(duì)，利用固態(tài)核磁共振光譜學(xué)（solid-state NMR），直接觀察到二維有機(jī)無機(jī)混成鈣鈦礦材料中，有機(jī)分子的重定向運(yùn)動(dòng) （reorientational motion）與其光電特性的關(guān)係，此研究成果已於近日發(fā)表於國際頂尖期刊Nature Communications。

近幾年來，有機(jī)無機(jī)混成鈣鈦礦材料是材料科學(xué)界相當(dāng)重要的發(fā)現(xiàn)，特別是其在太陽能電池上的應(yīng)用，在短短幾年的時(shí)間內(nèi)，已達(dá)到與商用的矽太陽能電池有相當(dāng)?shù)哪茉崔D(zhuǎn)換效率，被認(rèn)為是下一代非常有潛力的太陽能材料。最近，具有量子局限效應(yīng)（Quantum Confinement Effect）的二維有機(jī)無機(jī)混成鈣鈦礦材料（2D Organic-Inorganic Hybrid Perovskites）更吸引材料科學(xué)界目光，由於其獨(dú)特的二維量子效應(yīng)，使其具有相當(dāng)優(yōu)異的光學(xué)與光電的性質(zhì)。

在有機(jī)無機(jī)混成鈣鈦礦材料中，有機(jī)分子的運(yùn)動(dòng)，會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其光學(xué)與光電轉(zhuǎn)換效率。特別是二維鈣鈦礦材料中，具有在鈣鈦礦的A-site與層間spacer不同的有機(jī)分子組成。因此，如何直接觀測其中有機(jī)分子的運(yùn)動(dòng)，是長久以來未能解決的問題。本研究主要利用同位素標(biāo)定（isotopically labeled） A-site的有機(jī)分子，並將其引進(jìn)鈣鈦礦材料的合成，讓材料中的有機(jī)分子具有同位素標(biāo)定的異核原子對(duì)（heteronuclear spin pair），再進(jìn)一步利用固態(tài)核磁共振量測被運(yùn)動(dòng)所平均的原子對(duì)之間的偶極-偶極作用（motional averaging of dipole-dipole interaction），直接觀測到同位素標(biāo)定的二維有機(jī)無機(jī)混成鈣鈦礦材料中的有機(jī)分子的運(yùn)動(dòng)資訊。建立其與結(jié)構(gòu)，相變與其光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)係，並提供未來在材料設(shè)計(jì)上相當(dāng)重要資訊。

本研究主要由臺(tái)大分子科學(xué)技術(shù)國際學(xué)程（International Graduate Program of Molecular Science and Technology, NTU-MST） 博士生林鉦傑主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，並由陳俊維教授與余慈顏博士共同指導(dǎo)此論文。NTU-MST是臺(tái)大與中研院的國際研究生學(xué)程，2018年經(jīng)教育部同意後共同成立，主要是希望建立臺(tái)大與中研院間跨領(lǐng)域合作與指導(dǎo)學(xué)生的新模式，培養(yǎng)新一代的科學(xué)研究人才，成立至今已有近30位國際博士研究生（包括本地生）就讀。此次研究成果，除了在科學(xué)技術(shù)上突破外，更重要的是建立臺(tái)大與中研院共同培養(yǎng)優(yōu)秀博士研究生的成功合作典範(fàn)。

本研究成果已於2022年3月21日發(fā)表於Nature Communications：https://www.nature.com/articles/s41467-022-29207-6