Созданы долговечные нанокристаллы перовскита

Исследователи из Технологического института Джорджии продемонстрировали новый метод, который призван решить проблему долговечности перовскита. Он основан на упаковке материала внутри двухслойной системы защиты из пластика и кремнезема. Посвященная методу статья опубликована в журнале Science Advances.

Нанокристаллы перовскита находят применение в большом количестве устройств, особенно оптоэлектронных, от лазеров до светодиодов. Но такие нанокристаллы неустойчивы — они достаточно быстро разрушаются, особенно при контакте с водой. Такая особенность существенно ограничивает коммерческое использование этого материала.

В своей новой работе ученые из Технологического института Джорджии получали нанокристаллы метиламмоний бромида свинца — материала перовскитной структуры, катионами в котором выступал свинец и метиламмоний, а анионом — бром. Для получения таких соединений сегодня используют высокополярные растворители, из-за чего, по словам авторов работы, в структуре кристаллов образуются дефекты, которые увеличивают склонность материалов к разложению.

Новая технология стабилизации нанокристаллов перовскита включает в себя сначала формирование сложных молекул пластика, который содержит три разных блока полимеров. Эти структуры выполняют роль «нанореакторов», которые модифицировали поверхность кристалла так, как нужно. Затем, как только химические вещества-предшественники для нанокристаллов кремнезема и перовскита загружались в молекулу пластика, после нескольких стадий образовывалась конечная система.

После того как звездообразный пластик сыграл свою роль, его компоненты остаются прикрепленными к образовавшему плотный слой вокруг перовскита кремнезему. Таким образом, структуры из пластика служат первым слоем защиты, отталкивая воду и предотвращая слипание нанокристаллов. Следующий слой кремнезема добавляет дополнительную защиту, если какая-либо вода пройдет мимо водоотталкивающих пластиковых «нитей».

Для проверки материала исследователи покрыли стеклянные подложки тонкой пленкой таких нанокристаллов перовскита и провели несколько стресс-тестов, включая погружение всего образца в деионизированную воду. Излучая действие ультрафиолетового света на образец, ученые обнаружили, что фотолюминесцентные свойства перовскитов не уменьшались в течение 30 минут непрерывного облучения. Для сравнения, исследователи также погружали в воду обычные нанокристаллы перовскита и наблюдали, как их фотолюминесценция исчезает за считанные секунды.

По словам ученых, новый метод открывает возможность настройки поверхностных характеристик двухслойного нанокристалла для повышения его устойчивости и эффективности преобразования энергии. Придуманный исследователями процесс был также уникален тем, что при его использовании применялись только низкотоксичные плохо летучие растворители.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.