As partículas de perovskita podem melhorar o desempenho das células solares e diodos emissores de luz por meio de um processo simples para estabilizar a superfície do nanocristal.

Um método para estabilizar quimicamente nanocristais ópticos, sem degradar suas propriedades elétricas, foi desenvolvido por cientistas da KAUST.

As perovskitas halogenadas estão em uma classe interessante de materiais para optoeletrônica e fotovoltaica. Esses materiais absorvem de forma eficiente a luz visível, possuem comprimentos de difusão de portadores de carga longos e são fáceis e baratos de produzir. O desempenho de dispositivos ópticos também pode ser melhorado incorporando partículas em escala nanométrica, que têm propriedades de emissão e absorção de luz muito superiores do que o material a granel do qual são derivados. Portanto, não é surpreendente que os cientistas estejam interessados ​​em combinar essas duas abordagens. O desafio é que pequenas partículas de perovskita nem sempre são quimicamente estáveis, e sua estrutura cristalina atômica é difícil de controlar.

Anexando moléculas, referidos como ligantes, pode estabilizar um nanocristal. Mas essa chamada passivação pode formar uma camada eletricamente isolante ao redor da partícula que inibe sua eficácia em dispositivos eletrônicos.

Agora, O grupo de Osman Bakr, e colegas de trabalho da KAUST e da ShanghaiTech University, criou nanocristais de halogeneto de perovskita feitos de iodeto de césio-chumbo passivado por 2, Ligantes do ácido 2'-iminodibenzoico (IDA). Eles mostram que isso fornece a estabilidade química necessária enquanto permanece útil para a optoeletrônica. E a passivação era simples:apenas adicionando pó de IDA na solução nanocristal e usando uma centrífuga para remover o excesso.

A equipe escolheu IDA porque é um ligante bidentado, o que significa que ele se liga ao nanocristal em dois locais. "Os ligantes convencionais usados ​​nessas aplicações, como ácido oleico, são dinâmicos na superfície dos nanocristais de perovskita e se soltam facilmente, "diz Jun Pan, o primeiro autor no artigo. "É por isso que aplicamos um grupo carboxílico duplo para se ligar fortemente à superfície, que também estabiliza a fase de cristal de perovskita em temperatura ambiente. "

Pan e sua equipe compararam as propriedades ópticas das amostras passivadas e não passivadas e observaram que o tratamento melhorou o rendimento quântico fotoluminescente - uma medida de quantos fótons são emitidos para cada fóton absorvido - de 80 por cento para mais de 95 por cento. E embora a intensidade da luz emitida pelos nanocristais não passivados tenha caído significativamente cinco dias depois, as amostras tratadas com IDA ainda emitiam luz a 90 por cento de seu nível inicial 15 dias depois.

A equipe demonstrou que seus nanocristais de perovskita de haleto estabilizado eram adequados para aplicações optoeletrônicas, usando-os para construir diodos emissores de luz. Os dispositivos de geração de luz vermelha novamente superaram o dispositivo de controle não passivado em termos de luminância máxima e eficiência de energia luminosa.

"O próximo passo é realizar estruturas de perovskita mais estáveis ​​e criar um LED com desempenho acima de 10 por cento baseado em nanocristais de perovskita, "diz Pan.