O mapa de coordenadas de cores ilustra as cores da luz emitida por diferentes perovskitas híbridas (com vários graus de distorção estrutural interna) em relação ao branco puro (correspondendo ao círculo amarelo). O encarte é uma foto da luz branca emitida pelo material mais distorcido do estudo ((abreviado a- (DMEN) PbBr4), também mostrado como um círculo azul no mapa de cores) após estimulação por radiação ultravioleta. Crédito:Departamento de Energia dos EUA
Mudar a forma como iluminamos nossas casas e escritórios pode economizar energia, mas a nova tecnologia de iluminação requer novos materiais com as propriedades certas. Materiais chamados perovskitas híbridos podem ser vitais para tornar a mudança possível. Os cientistas descobriram que alterar o comprimento de pequenos íons espaçadores localizados entre as camadas internas da perovskita manipula a estrutura, distorcendo as camadas para parecerem com papelão ondulado. O menor espaçador estudado levou à estrutura mais distorcida. A estrutura emitia luz branca, comparável às lâmpadas fluorescentes comerciais.
Uma nova ferramenta de design baseada na compreensão de como os espaçadores alteram a luz emitida pode levar a novos materiais. Esses materiais podem ser as chaves para diodos emissores de luz de próxima geração e outros dispositivos que interconvertem luz e eletricidade, incluindo células solares.
As perovskitas 2-D emissoras de luz branca são atraentes devido ao seu baixo custo e facilidade de ajuste. Usando diferentes comprimentos de espaçadores orgânicos di-funcionais, uma série de novas perovskitas híbridas orgânicas-inorgânicas de brometo de chumbo foram sintetizadas por pesquisadores da Northwestern University. Alterar o comprimento dos íons orgânicos carregados positivamente (cátions) induz uma distorção das camadas inorgânicas de perovskita 2-D no material, fazendo com que as camadas assumam uma estrutura ondulada ou ondulada. À medida que a distorção causada pelos diferentes comprimentos de cátions aumenta, a largura de banda de frequência e a vida útil das emissões fotoluminescentes dos materiais aumentam. Tendo a maior distorção interna de todos os materiais preparados neste estudo, o composto a- (DMEN) PbBr4 emite luz branca com um índice de reprodução de cor de 73, que é semelhante a uma fonte de luz fluorescente comercial.
Esta correlação entre a estrutura e as propriedades demonstra que as estruturas cristalinas de perovskitas híbridas orgânico-inorgânicas podem ser manipuladas para ajustar a largura de banda e o tempo de vida da emissão fotoluminescente, variando a extensão da distorção da camada inorgânica. Com opções abundantes de moléculas orgânicas disponíveis, muitos novos materiais de perovskita interessantes podem ser preparados, levando a uma compreensão ainda mais profunda da ciência desses materiais e impactando as aplicações optoeletrônicas, como a iluminação de estado sólido.
