Созданы долговечные нанокристаллы перовскита

McGill University

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.

Предлагаемая исследователями схема: кремнезем и первоскит внутри «нитей» из пластика

Georgia Tech

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.