Como os defeitos estão alimentando emissões mais brilhantes de perovskite

Na ciência dos materiais, os defeitos são geralmente vistos como problemas, recursos microscópicos indesejados que degradam o desempenho, reduzem a eficiência ou reduzem a vida útil dos dispositivos. Mas um avanço recente publicado em Materiais avançados está desafiando essa mentalidade. O estudo revela que uma “falha” estrutural específica nos cristais, conhecida como falha de Ruddlesden-Popper (RP), pode ser a chave para o desenvolvimento de materiais mais brilhantes e mais robustos emissores de luz.

A pesquisa se concentra em perovskitas, uma classe de materiais conhecidos por suas excelentes propriedades optoeletrônicas. Usado em células solaresLEDs, lasers e até tecnologias quânticas, os perovskitas são valorizados por seus recursos eficientes de transporte de carga e conversão de luz. No entanto, como todos os cristais, eles não são perfeitos. Entre suas irregularidades estruturais, as falhas de RP – os equívocos no empilhamento da camada atômica – são tradicionalmente vistos como prejudiciais.

Neste novo estudo, pesquisadores da Rede de Pesquisa łukasiewicz – portos e parceiros do Instituto de Tecnologia Indiana adotaram uma nova abordagem. Em vez de tentar eliminar essas falhas de RP, exploramos como controlá -las e explorá -las. A descoberta surpreendente: quando as falhas de RP são deliberadamente introduzidas e finamente sintonizadas, elas podem melhorar significativamente as propriedades de emissão de luz do materials.

Para fazer isso, adicionamos iodeto n-octilamônio, um composto especial contendo iodo, durante a formação de um perovskita de halídeo misto chamado CSPBBR_3-xEU_x. Isso controlou o desenvolvimento de falhas de RP dentro do cristal, produzindo finalmente uma nova fase do materials. O resultado foi impressionante: não apenas o materials mudou sua emissão de cores de verde para um vermelho vívido, mas também se tornou quase 80% mais brilhante.

Por que isso importa? Um aplicativo está em eletrônica flexívelcomo LEDs dobráveis para exibições vestíveis. Esses dispositivos geralmente sofrem de tensão mecânica, que podem danificar os materiais no nível atômico. Notavelmente, as falhas de RP, anteriormente consideradas pontos fracos, agem como amortecedores microscópicos, aliviando o estresse interno e aumentando a durabilidade sob flexão ou alongamento.

Além dos dispositivos flexíveis, a pesquisa explora um conceito mais amplo conhecido como engenharia de tensão, onde tensões internas nos materiais são deliberadamente modificadas para melhorar as propriedades. Técnicas semelhantes em outros sistemas de perovskita já mostraram promessas para melhorar o magnetismo, a supercondutividade e Eficiência catalítica para aplicações de energia limpa.

Esta descoberta marca uma mudança de paradigma em Ciência dos Materiais. Em vez de lutar por cristais perfeitos, os cientistas agora podem adotar defeitos, projetando e controlando -os para desbloquear novas funcionalidades. É um caso de transformar falhas em recursos e reformular como projetamos a próxima geração de materiais avançados.

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O Dr. Somnath Mahato e o Dr. Muhammad Danang Birowosuto são membros do grupo de materiais e estruturas fotônicas da Rede de Pesquisa de łukasiewicz – port em Wrocław, Polônia.