p Os nanocristais de perovskita prometem melhorar uma ampla variedade de dispositivos optoeletrônicos - de lasers a diodos emissores de luz (LEDs) - mas problemas com sua durabilidade ainda limitam o amplo uso comercial do material. p Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia demonstraram uma nova abordagem destinada a abordar o problema de durabilidade do material:encerrar a perovskita dentro de um sistema de proteção de camada dupla feito de plástico e sílica.

p Em um estudo publicado em 29 de novembro na revista Avanços da Ciência , a equipe de pesquisa descreve um processo de várias etapas para produzir nanocristais de perovskita revestidos que exibem forte resistência à degradação em ambientes úmidos.

p "Os nanocristais de perovskita são altamente suscetíveis à degradação, particularmente quando eles entram em contato com a água, "disse Zhiqun Lin, professor da Escola Tecnológica de Ciência e Engenharia de Materiais da Georgia. "Este sistema de camada dupla oferece duas camadas de proteção, permitindo que cada nanocristal permaneça uma unidade distinta e separada, alcançar a quantidade máxima de área de superfície e outras características físicas da perovskita necessária para otimizar as aplicações optoeletrônicas. "

p O termo perovskita se refere à estrutura cristalina do material, que geralmente é composto de três partes:dois cátions de tamanhos diferentes e um ânion no meio. Por décadas, pesquisadores testaram a substituição de vários produtos químicos na estrutura para obter características únicas. Em particular, perovskitas contendo compostos halogenados, como brometo e iodo, podem atuar como absorvedores e emissores de luz.

p Para este estudo, que foi apoiado pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea, a National Science Foundation, a Agência de Redução de Ameaças de Defesa, e o Departamento de Energia, O grupo de Lin trabalhou com uma das configurações de haleto mais comuns, que é formado a partir de metilamônio, liderar, e brometo.

p Seu processo envolve primeiro a formação de moléculas de plástico em forma de estrela que poderiam servir como "nanorreatores", cultivando 21 braços de polímero em uma molécula de açúcar simples. Então, uma vez que os precursores químicos para os nanocristais de sílica e perovskita são carregados na molécula de plástico, vários estágios de reações químicas produzem o sistema final.

p Depois que o plástico em forma de estrela desempenhou seu papel de nanorreator, os componentes em forma de estrela permanecem permanentemente ligados, quase como cabelo, para a sílica, que envolve a perovskita. Os cabelos então servem como a primeira camada de proteção, repelindo a água e evitando que os nanocristais se aglutinem. A camada subsequente de sílica adiciona proteção adicional, caso a água passe pelo cabelo de plástico repelente de água.

p "A síntese e as aplicações de nanocristais de perovskita têm sido um campo de pesquisa em rápida evolução nos últimos cinco anos, "disse Yanjie He, co-autor do artigo e ex-aluno de graduação da Georgia Tech. "Nossa estratégia, baseado em um plástico em forma de estrela cuidadosamente projetado como um nanorreator, permite um controle sem precedentes na elaboração de nanocristais de perovskita de alta qualidade com arquitetura complexa, que é inacessível nas abordagens convencionais. "

p Para testar o material, os pesquisadores revestiram substratos de vidro com uma película fina de perovskitas encapsuladas e realizaram vários testes de estresse, incluindo a imersão de toda a amostra em água desionizada. Ao lançar luz ultravioleta sobre a amostra, eles descobriram que as propriedades fotoluminescentes das perovskitas nunca diminuíram durante um teste de 30 minutos. Para comparação, os pesquisadores também imergiram perovskitas não encapsuladas em água e observaram enquanto sua fotoluminescência desaparecia em questão de segundos.

p Lin disse que o novo método abre a possibilidade de ajustar as características da superfície do nanocristal de camada dupla para melhorar seu desempenho em uma gama maior de aplicações. O processo de fabricação dos novos nanocristais de perovskita a partir do plástico em forma de estrela também foi único por empregar solventes de baixo ponto de ebulição com baixa toxicidade. Pesquisas futuras podem se concentrar no desenvolvimento de diferentes sistemas de nanocristais de perovskita, incluindo perovskitas totalmente inorgânicas, perovskitas duplas, e perovskitas dopadas.

p "Prevemos que este tipo de nanocristal de perovskita será muito útil para a criação de dispositivos optoeletrônicos duráveis ​​para bioimagem, biossensores, sensores fotônicos, e detecção de radiação, bem como LEDs de próxima geração, lasers, e cintiladores, "Lin disse." Isso ocorre porque esses nanocristais de perovskita peluda carregam vantagens únicas, incluindo alta tolerância a defeitos, bandas de emissão mais estreitas, e alta eficiência de cintilação. "