Perovskite quantum wells yield highly efficient LEDs spanning the visible and near-infrared. Organometal halide perovskites can be processed from solutions at low temperatures to form crystalline direct-bandgap semiconductors with promising optoelectronic properties1,2,3,4,5. However, the efficiency of their electroluminescence is limited by non-radiative recombination, which is associated with defects and leakage current due to incomplete surface coverage6,7,8,9. Here we demonstrate a solution-processed perovskite light-emitting diode (LED) based on self-organized multiple quantum wells (MQWs) with excellent film morphologies. The MQW-based LED exhibits a very high external quantum efficiency of up to 11.7%, good stability and exceptional high-power performance with an energy conversion efficiency of 5.5% at a current density of 100 mA cm−2. This outstanding performance arises because the lower bandgap regions that generate electroluminescence are effectively confined by perovskite MQWs with higher energy gaps, resulting in very efficient radiative decay. Surprisingly, there is no evidence that the large interfacial areas between different bandgap regions cause luminescence quenching.

Using a simple hydrothermal procedure, cobalt oxide (Co3O4) nanowires were in situ synthesized on three-dimensional (3D) graphene foam grown by chemical vapor deposition. The structure and morphology of the resulting 3D graphene/Co3O4 composites were characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and Raman spectroscopy. The 3D graphene/Co3O4 composite was used as the monolithic free-standing electrode for supercapacitor application and for enzymeless electrochemical detection of glucose. We demonstrate that it is capable of delivering high specific capacitance of ∼1100 F g–1 at a current density of 10 A g–1 with excellent cycling stability, and it can detect glucose with a ultrahigh sensitivity of 3.39 mA mM–1 cm–2 and a remarkable lower detection limit of <25 nM (S/N = 8.5).

A major efficiency limit for solution-processed perovskite optoelectronic devices, for example light-emitting diodes, is trap-mediated non-radiative losses. Defect passivation using organic molecules has been identified as an attractive approach to tackle this issue. However, implementation of this approach has been hindered by a lack of deep understanding of how the molecular structures influence the effectiveness of passivation. We show that the so far largely ignored hydrogen bonds play a critical role in affecting the passivation. By weakening the hydrogen bonding between the passivating functional moieties and the organic cation featuring in the perovskite, we significantly enhance the interaction with defect sites and minimize non-radiative recombination losses. Consequently, we achieve exceptionally high-performance near-infrared perovskite light-emitting diodes with a record external quantum efficiency of 21.6%. In addition, our passivated perovskite light-emitting diodes maintain a high external quantum efficiency of 20.1% and a wall-plug efficiency of 11.0% at a high current density of 200 mA cm−2, making them more attractive than the most efficient organic and quantum-dot light-emitting diodes at high excitations. Improved understanding of passivation leads to near-infrared perovskite light-emitting diodes with 21.6% external quantum efficiency.

It remains challenging to fabricate strain-sensing materials and exquisite geometric constructions for integrating extraordinary sensitivity, low strain detectability, high stretchability, tunable sensing range, and thin device dimensions into a single type of strain sensor. A percolation network based on Ti3C2Tx MXene/carbon nanotube (CNT) composites was rationally designed and fabricated into versatile strain sensors. This weaving architecture with excellent electric properties combined the sensitive two-dimensional (2D) Ti3C2Tx MXene nanostacks with conductive and stretchable one-dimensional (1D) CNT crossing. The resulting strain sensor can be used to detect both tiny and large deformations with an ultralow detection limit of 0.1% strain, high stretchability (up to 130%), high sensitivity (gauge factor up to 772.6), tunable sensing range (30% to 130% strain), thin device dimensions (<2 μm), and excellent reliability and stability (>5000 cycles). The versatile and scalable Ti3C2Tx MXene/CNT strain sensors provide a promising route to future wearable artificial intelligence with comprehensive tracking ability of real-time and in situ physiological signals for health and sporting applications.

Smart luminescent materials that are responsive to external stimuli have received considerable interest. Here we report ionic iridium (III) complexes simultaneously exhibiting mechanochromic, vapochromic and electrochromic phosphorescence. These complexes share the same phosphorescent iridium (III) cation with a N-H moiety in the N^N ligand and contain different anions, including hexafluorophosphate, tetrafluoroborate, iodide, bromide and chloride. The anionic counterions cause a variation in the emission colours of the complexes from yellow to green by forming hydrogen bonds with the N-H proton. The electronic effect of the N-H moiety is sensitive towards mechanical grinding, solvent vapour and electric field, resulting in mechanochromic, vapochromic and electrochromic phosphorescence. On the basis of these findings, we construct a data-recording device and demonstrate data encryption and decryption via fluorescence lifetime imaging and time-gated luminescence imaging techniques. Our results suggest that rationally designed phosphorescent complexes may be promising candidates for advanced data recording and security protection. Smart luminescent materials have many potential applications. Here, the authors synthesize a series of responsive iridium complexes, with tunable emission colours, and use their mechano-, vapo- and electrochromic phosphorescence properties to construct a proof of concept data recording device.

Organic afterglow materials, developed recently by breaking through the difficulties in modulating ultrafast‐decayed excited states, exhibit ultralong‐lived emission for persistent luminescence with lifetimes of several orders of magnitude longer than traditional fluorescent and phosphorescent emissions at room temperature. Their exceptional properties, namely ultralong luminescent lifetime, large Stokes shifts, facile excited state transformation, and environmentally sensitive emission, have led to a diverse range of advanced optoelectronic applications. Here, the organic afterglow is reviewed from the perspective of fundamental concepts on both phenomenon and mechanism, examining the technical challenges in relation to excited state tuning and lifetime elongation. In particular, the advances in material design strategies that afford a large variety of organic afterglow materials for a broad utility in optoelectronics including lighting and displays, anti‐counterfeiting, optical recording, chemical sensors and bio‐imaging are highlighted.