有机-无机杂化钙钛矿（HOIP）半导体具有可调带隙和荧光、高载流子迁移率以及长有效扩散长度等优异的物理特性，使其成为光电子领域前景广阔的功能材料。HOIP具有ABX3结构（其中X为邻位共享的卤化物阴离子，通常阳离子A=甲铵/甲脒(MA/FA)，B=Pb2+/Sn2+）。通过在A位引入手性阳离子，可以构建出各种手性HOIP，从而极大地拓展了HOIPs在电路电子、电路自旋电子、铁电和非线性光学领域的应用。然而，由于这些手性A位阳离子晶体结构的立体限制，目前已报道的手性HOIP单晶仅具有零维/一维/二维（0D/1D/2D）结构。而三维（3D）手性HOIP单晶仍然处于理论预测阶段。与0D/1D/2D HOIPs相比，三维HOIPs的晶体框架在所有维度上都由卤化物连接，因此不受维度限制，具有很高的载流子迁移率。因此，有望在其应用中实现高性能。
在此，南京师范大学徐翔星教授联合清华胡憾石教授和王训教授报告了一种生长具有手性光学活性的单晶三维卤化铅钙钛矿的通用方法。以MAPbBr3（MA，甲基铵）钙钛矿为例子，非手性 MAPbBr3 通过逆温结晶法从溶液中的前驱体结晶，而作为成核剂的微粒或纳米粒子的加入促进了手性晶体在接近平衡状态下的形成。计算支持的实验表征表明，三维 APbX3（其中 A 是铵离子，X 是 Cl、Br 或混合 Cl-Br 或 Br-I）钙钛矿的手性来自A位阳离子的手性模式及其与钙钛矿结构中 [PbX6]4- 八面体的相互作用。手性结构符合最低能原理，因此热力学上是稳定的。手性三维混合有机-无机钙钛矿成功地应用于圆偏振光光电探测器原型。相关成果以“Nucleation-mediated growth of chiral 3D organic–inorganic perovskite single crystals”为题发表在《Nature Chemistry》上。
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