Um membro da família de materiais perovskita pouco estudado pode encontrar uso em uma variedade de dispositivos eletrônicos, depois que pesquisadores da KAUST descobriram o segredo de sua forte fotoluminescência.

As perovskitas são um amplo grupo de materiais que possuem propriedades óticas e eletrônicas notáveis. Perovskitas com a fórmula geral ABX3, e particularmente o trihaleto de chumbo perovskita metilamônio, atraíram quase toda a atenção da pesquisa graças à sua grande promessa de baixo custo, materiais de células solares de alta eficiência.

Outros membros da família da perovskita e derivados da perovskita também são objetos de pesquisa dignos, disse Michele De Bastiani, pesquisador de pós-doutorado no grupo de Osman Bakr na KAUST.

De Bastiani e seus colegas testaram Cs4PbBr6, uma perovskita do ramo A4BX6 da família. Este material é conhecido por sua forte fotoluminescência - a capacidade de absorver luz em um comprimento de onda e reemitê-la em outro.

As aplicações potenciais do material incluem revestimentos de conversão de cor em lâmpadas LED, lasers e fotodetectores. Mas para ser capaz de ajustar as propriedades optoelétricas do material para cada aplicação, os pesquisadores precisam resolver o mistério de por que a perovskita fotoluminesce tão fortemente.

"Nós investigamos as propriedades estruturais e optoeletrônicas do Cs4PbBr6 para entender a origem de sua fotoluminescência, "Diz De Bastiani. Submetendo o material a uma enxurrada de testes, a equipe descobriu que quando um cristal Cs4PbBr6 foi aquecido a 180 ° C, sua fotoluminescência foi irreversivelmente destruída.

A fotoluminescência é um processo de duas etapas; absorção de luz gera um par de quase-partículas chamadas excitons dentro da perovskita, que deve se recombinar para reemitir a luz. Usando difração de raios-X dependente da temperatura para rastrear mudanças estruturais no material conforme o calor foi aplicado, a equipe descobriu que a 180 ° C, Nanocristais CsPbBr3 se formam dentro do mineral.

Os rearranjos estruturais induzidos pelo calor que criam esses nanocristais também engolem os defeitos naturais no cristal original onde os átomos de bromo estavam faltando, concluíram os pesquisadores. Essas vagas de bromo atuam como armadilhas para exictons que passam. Confinado nessas armadilhas, os excitons são muito mais propensos a se recombinar e emitir luz.

"Agora que temos esse entendimento fundamental, nossa próxima etapa é passar para os aplicativos em potencial, "De Bastiani diz." A fotoluminescência única manifestada por Cs4PbBr6 torna essas perovskitas materiais atraentes para dispositivos de eletroluminescência, lasers e conversores de luz. "

Enquanto isso, muitos outros membros pouco explorados da família perovskita com propriedades interessantes estão esperando para serem revelados, De Bastiani acrescenta. "Um exemplo é CsPb2Br5, um único cristal que sintetizamos recentemente pela primeira vez com propriedades optoeletrônicas invisíveis. "