Los materiales de perovskita han demostrado ser muy prometedores para su uso en células solares de próxima generación, dispositivos emisores de luz LED, sensores y otras aplicaciones, pero su inestabilidad sigue siendo una limitación crítica.
Los investigadores de UC Santa Cruz atacaron este problema al enfocarse en nanocristales de perovskita, en los que los problemas de inestabilidad se ven aumentados por la gran superficie de las partículas en relación con su volumen. Los átomos en la superficie son vulnerables a las reacciones que pueden degradar el material,entonces las moléculas que se unen a la superficie, llamadas ligandos superficiales o ligandos de cobertura, se usan tanto para estabilizar nanocristales de perovskita como para controlar sus propiedades.
En un artículo publicado el 13 de junio en Angewandte Chemie , los investigadores de la UCSC informaron los resultados de experimentos utilizando ligandos ramificados únicos para sintetizar nanocristales de perovskita con una estabilidad mejorada y un tamaño de partícula uniforme.
"Esta nueva estrategia para estabilizar las perovskitas de haluro organometálico es un paso importante en la dirección correcta", dijo el autor correspondiente Jin Zhang, profesor de química y bioquímica en UC Santa Cruz. "Nuestra esperanza es que esto pueda usarse no solo parananocristales de perovskita, pero también para materiales a granel y películas delgadas utilizadas en aplicaciones como la energía fotovoltaica ".
El equipo de Zhang probó los efectos de diferentes tipos de ligandos protectores sobre la estabilidad de los nanocristales de perovskita. Los nanocristales convencionales de perovskita recubiertos con ligandos que consisten en aminas largas de cadena lineal muestran poca estabilidad en solventes como agua y alcohol. El laboratorio de Zhang identificó moléculas ramificadas únicaseso demostró ser mucho más efectivo como ligandos de protección.
Según Zhang, la estructura de ramificación de los ligandos protege la superficie de los nanocristales al ocupar más espacio que las moléculas de cadena lineal, creando una barrera mecánica a través de un efecto conocido como impedimento estérico. "Las moléculas de ramificación tienen más forma de cono,lo que aumenta el impedimento estérico y dificulta que el solvente acceda a la superficie de los nanocristales ", dijo.
Los investigadores pudieron controlar el tamaño de los nanocristales ajustando la cantidad de ligandos de cobertura ramificados utilizados durante la síntesis. Podrían obtener nanocristales de perovskita uniformes en tamaños que van desde 2.5 a 100 nanómetros, con alto rendimiento cuántico de fotoluminiscencia, una medida de fluorescenciaeso es crítico para el rendimiento de las perovskitas en una variedad de aplicaciones.
El laboratorio de Zhang está explorando el uso de nanocristales de perovskita en sensores para detectar productos químicos específicos. También está trabajando con la física de la UC Santa Cruz Sue Carter en el uso de películas delgadas de perovskita en células fotovoltaicas para aplicaciones de energía solar.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Cruz . Original escrito por Tim Stephens. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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