Amostra de perovskita estável à água sob condição sintética, que exibe cor verde ciano em meios básicos durante a síntese sob luz ultravioleta. Crédito:UNIST
Pesquisadores da Coreia do Sul apresentaram um método sintético fácil e econômico, capaz de estabilizar perovskitas sem adição de materiais de revestimento estranhos em meios aquosos.
Perovskitas totalmente inorgânicas, conhecido como CsPbX 3 (X =Cl / Br / I) foi descoberto pela primeira vez por Wells em 1893 e perovskitas híbridas ou CH 3 NH 3 PbX 3 foram descobertos em 1978 por Weber. Embora esses materiais tenham sido a essência da comunidade de pesquisa de materiais, especialmente em células solares, diodos emissores de luz de estado sólido, e muitos outros dispositivos optoeletrônicos, sua aplicação prática tem sido prejudicada devido à sua instabilidade em meio aquoso.
Para estabilizar esses perovskitas, vários óxidos de metal, como SiO 2 , Al 2 O 3 , e Ta 2 O 5 têm sido usados para revestir esses materiais. Mas esses métodos não fornecem estabilidade a longo prazo. Para comercialização de quaisquer dispositivos, deve-se notar que os dispositivos devem ser estáveis até alguns anos. Atualmente, não existem métodos que podem estabilizar a perovskita por mais de um ano em água neutra.
Um estudo recente, afiliado ao UNIST apresentou um fácil, fácil, e método sintético de baixo custo, capaz de estabilizar perovskitas sem adição de materiais de revestimento estranhos em meios aquosos. A equipe de pesquisa prevê que sua nova abordagem sintética abrirá uma nova área de pesquisa para materiais perovskita.
Esta descoberta foi liderada pelo Distinto Professor Kwang Soo Kim da Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST. A equipe de pesquisa prevê que sua nova abordagem sintética abrirá uma nova área de pesquisa para materiais perovskita.
"As perovskitas têm atraído considerável atenção de pesquisadores em todo o mundo devido à sua alta eficiência e baixo custo, "diz o distinto professor Kim." Ao resolver os problemas de longa data para sua aplicação prática em ambiente aquoso, nossa rota sintética simples será usada para várias aplicações em optoeletrônica, Ciência biomédica, e catálise. "
Imagem esquemática mostrando o método de difusão de vapor de base de Lewis (LBVD). O pequeno frasco interno contém um sal precursor de haleto de metal ácido haleto, enquanto o frasco externo grande contém solução de metilamina (MAm). MAm vaporiza e vai para o pequeno frasco. Bolas azuis indicam o vapor MAm, e a barra verde indica a perovskita estável à água. Crédito:UNIST
O desempenho mágico de APbX 3 (A =amônio orgânico ou cátion inorgânico, X =ânion haleto) perovskita encontra-se em seu tipo especial de estrutura onde os cátions de chumbo e cátions de amônio estão em uma coordenação cuboctaédrica de 6 e 12 vezes, respectivamente e, portanto, os materiais perovskitas consistem em um número infinito de camadas octaédricas conectadas pelos cantos dos octaedros.
No estudo, Os ilustres Professor Kim e Dr. Jana desenvolveram um novo método sintético para converter algumas camadas octaédricas externas em Pb (OH) 2 para proteger as camadas internas restantes da água. Graças a Pb (OH) 2 que é insolúvel em água. Ao controlar a camada periférica da geometria perovskita octaédrica, a equipe de pesquisa sintetizou de forma reproduzível uma série de perovskitas híbridas fluorescentes em forma de bastonete em meio ácido e básico em condições ambientais em grande escala sem ligantes de cobertura. O gap é ajustável da região do vermelho ao azul-celeste com emissão nítida. As perovskitas de brometo de chumbo são estáveis por mais de 6 meses na água sem mudança estrutural.
"Todas as tecnologias essenciais que ajudam nossa sociedade a funcionar adequadamente são baseadas em semicondutores de alto desempenho, como células solares à base de Si. Mas os materiais de perovskita têm todo o potencial para substituir os dispositivos baseados em Si, que são muito caros, "diz a Dra. Jana da Escola de Engenharia de Energia e Química da UNIST, o primeiro autor do estudo. "Como nossa nova metodologia sintética é altamente econômica, vai reduzir o preço de dispositivos de células solares perovskita e outros dispositivos optoeletrônicos, que poderia ser facilmente acessível aos países economicamente atrasados. "
Ele adiciona, "Além disso, a perovskita estável à água será usada em todas as áreas onde a água é uma escolha inevitável para um estudo específico. "
"Acreditamos que nossas descobertas fundamentais e inovadoras ajudarão a comunidade de células solares a fabricar células solares de perovskita que seriam estáveis na água, "diz o distinto professor Kim." Além disso, a intensidade fluorescente brilhante de perovskitas à base de brometo e cloreto na água é altamente promissora para dispositivos de relâmpago de estado sólido. "
Os resultados desta pesquisa foram publicados em Cartas de energia ACS em 13 de agosto, 2018. Além disso, seu artigo foi listado entre os artigos mais lidos do mês de agosto em Cartas de energia ACS .
