Materiais de perovskita —uma família versátil de compostos compostos por óxidos metálicos — é uma promessa para uma ampla gama de tecnologias, desde células solares a sensores e diodos emissores de luz. No entanto, sintetizar cristais de perovskita de alta qualidade pode ser um desafio, pois diferentes elementos competem para reagir e formar diferentes estruturas cristalinas.

Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Washington e do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) desenvolveu uma nova técnica para rastrear como os átomos de halogênio (como iodo e cloro) competem para fazer crescer cristais de perovskita. Esta informação pode ajudar os pesquisadores a projetar novas estratégias para sintetizar materiais de perovskita de alta qualidade.

A técnica da equipe, resolvida no tempo Raio X fotoemissão espectroscopia (TR-XPS), usa um feixe de raios X para excitar elétrons em uma amostra de perovskita. A energia desses elétrons pode então ser medida para identificar os diferentes elementos presentes na amostra. Acompanhando como esses elementos mudam ao longo do tempo, a equipe pôde acompanhar como o cristal de perovskita cresce.

Em seus experimentos, eles descobriram que o iodo e o cloro competem para fazer crescer cristais de perovskita de maneiras diferentes. O cloro reage mais rapidamente com o chumbo para formar perovskita, mas o iodo eventualmente assume o controle e forma um cristal de perovskita mais estável. Isto sugere que um processo de síntese em duas etapas poderia ser usado para cultivar cristais de perovskita de alta qualidade, com cloro usado na primeira etapa para formar rapidamente um núcleo de perovskita e iodo usado na segunda etapa para estabilizar a estrutura cristalina.

As descobertas da equipe podem ajudar para melhorar a síntese de materiais de perovskita para uma variedade de aplicações. As células solares de perovskita, por exemplo, poderiam se beneficiar do uso de cristais de perovskita de alta qualidade que são mais eficientes na conversão da luz solar em eletricidade. Os diodos emissores de luz (LEDs) de perovskita também poderiam se beneficiar do uso de cristais de perovskita de alta qualidade que emitem luz com mais eficiência.

No geral, este trabalho fornece uma nova ferramenta para estudar o crescimento de cristais de perovskita e pode levar ao desenvolvimento de novas estratégias para sintetizar materiais de perovskita de alta qualidade para uma variedade de aplicações.