9月7日，《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）在线发表了国家脉冲强磁场科学中心韩一波教授课题组题为“手性钙钛矿单晶中自陷激子增强光学二次谐波圆二色性”（Second-Harmonic-Generation Circular-Dichroism in Chiral Perovskite Single Crystals Enhanced by Self-Trapped Excitonic State）的研究论文。中心2022级硕士生余锦晖、2023级博士生李敏为共同第一作者，韩一波、中国科学院福建物质结构研究所刘希涛研究员为共同通讯作者，中心硕士生廖博文、谭光荣以及邹金雨老师参与了相关理论和实验工作，中心李亮教授对本工作相关强磁场实验进行了指导。

手性有机-无机杂化钙钛矿（OIHPs）具有固有手性及一系列独特性质，例如圆二色性、圆偏振发光、手性诱导自旋选择性以及自旋轨道耦合。这些特性使手性OIHPs在圆偏振光探测器、太阳能电池、自旋发光二极管、圆偏振光源、铁电材料及非线性光学等多元领域展现出广阔应用前景。鉴于手性OIHPs兼具圆二色性和非线性光学特性，其可在线性与非线性光学过程中均展现光学活性，包括二次谐波生成中的圆二色性（SHG-CD）。对于该纳米材料及薄膜体系，二次谐波效应主要源于界面对称性破缺。然而在大块单晶中，多手性域与长程晶体有序结构将抑制二次谐波强度及g_SHG-CD值。鉴于g_SHG-CD的理论上限为2，设计合成g_SHG-CD值逼近理论极限的手性OIHP仍面临巨大挑战。

该课题组研究了具有光学手性结构的（R/S-BrsBA）₂PbBr₄（BrsBA为4-溴-2-丁基铵）单晶（图1a）。利用自主搭建的偏振调控SHG测量系统，发现这种类型单晶因为其结构手性引发的波长依赖的高偏振SHG信号（图1b）；在圆偏振入射光下，该晶体的SHG强度展现出随入射光圆偏振度的高灵敏响应，且g_SHG-CD值在带边以下展现出异常的增强现象，最高达0.64（图1c）。

通过温度（5-300K）和磁场（0-44T）依赖的光致发光光谱研究，揭示了此波段自陷激子的存在，且其激子发光的光子能量与g_SHG-CD值极大值对应的光子能量位置存在共振增强关系。值得注意的是，低温下的带边激子发光随磁场强度增加而增强，显示出自旋单态的暗激子特征，而共振波长处的自陷激子发光强度几乎不随磁场变化，展现出自旋三重态的亮激子特征（图2a）。因此，这些研究结果说明自旋三重态激子有利于增强SHG-CD效应（图2b）。该发现不仅深化了对手性钙钛矿二次谐波机制的理解，也为其在非线性手性光学和自旋光子学领域的应用开辟了新的思路。