Исследователи в Санта-Крузе UC принялись за решение этой проблемы, сосредоточившись на нанокристаллах перовскита, в которых проблемы нестабильности увеличены большой площадью поверхности частиц относительно их объема. Атомы на поверхности уязвимы для реакций, которые могут ухудшить материал, таким образом, молекулы, которые связывают с поверхностью – названный поверхностными лигандами или лигандами покрова – используются и чтобы стабилизировать нанокристаллы перовскита и управлять их свойствами.В работе, опубликованной 13 июня в Angewandte Chemie, исследователи UCSC сообщили о результатах экспериментов, используя уникальные разветвленные лиганды, чтобы синтезировать нанокристаллы перовскита со значительно улучшенной стабильностью и однородным размером частицы.
«Эта новая стратегия стабилизировать перовскиты organometal-галида является важным шагом в правильном направлении», сказал соответствующий автор Цзинь Чжан, преподаватель химии и биохимии в Санта-Крузе UC. «Наша надежда состоит в том, что это могло использоваться не только для нанокристаллов перовскита, но также и для навалочных грузов и тонких пленок, используемых в заявлениях, таких как гелиотехника».Команда Чжана проверила эффекты различных типов покрова лигандов на стабильности нанокристаллов перовскита. Обычные нанокристаллы перовскита, увенчанные с лигандами, состоящими из длинных аминов прямой цепи, показывают плохую стабильность в растворителях, таких как вода и алкоголь.
Лаборатория Чжана определила уникальные молекулы с разветвленной цепью, которые оказались намного более эффективными как покров лигандов.По словам Чжана, ветвящаяся структура лигандов защищает поверхность нанокристаллов, занимая больше места, чем молекулы прямой цепи, создавая механический барьер через эффект, известный как стерическая помеха. «Ветвящиеся молекулы более, имеющие форму конуса, который увеличивает стерическую помеху и делает ее тяжелее для растворителя, чтобы получить доступ к поверхности нанокристаллов», сказал он.
Исследователи смогли управлять размером нанокристаллов, регулируя сумму разветвленных лигандов покрова, используемых во время синтеза. Они могли получить однородные нанокристаллы перовскита в размерах в пределах от 2,5 к 100 миллимикронам, с высоким квантовым урожаем фотолюминесценции, мерой флюоресценции, которая очень важна для исполнения перовскитов во множестве заявлений.
Лаборатория Чжана исследует использование нанокристаллов перовскита в датчиках, чтобы обнаружить определенные химикаты. Он также работает с физиком Санта-Круза UC Сью Картер на использовании тонких пленок перовскита в фотогальванических клетках для приложений солнечной энергии.