Campione di perovskite stabile all'acqua in condizioni sintetiche, che mostra il colore ciano verde nei mezzi di base durante la sintesi sotto la luce UV. Credito:UNIST
I ricercatori in Corea del Sud hanno presentato un metodo sintetico facile ed economico, in grado di stabilizzare le perovskiti senza aggiunta di materiali di rivestimento estranei in mezzi acquosi.
Perovskiti completamente inorganiche, noto come CsPbX 3 (X =Cl/Br/I) fu scoperto per la prima volta da Wells nel 1893 e le perovskiti ibride o CH 3 NH 3 PbX 3 furono scoperti nel 1978 da Weber. Sebbene questi materiali siano stati l'essenza della comunità di ricerca sui materiali, soprattutto nelle celle solari, diodi emettitori di luce allo stato solido, e molti altri dispositivi optoelettronici, la loro applicazione pratica è stata ostacolata dalla loro instabilità in ambiente acquoso.
Per stabilizzare queste perovskiti, diversi ossidi metallici come SiO 2 , Al 2 oh 3 , e Ta 2 oh 5 sono stati usati per rivestire questi materiali. Ma questi metodi non riescono a dare stabilità a lungo termine. Per la commercializzazione di qualsiasi dispositivo, va notato che i dispositivi dovrebbero essere stabili fino a pochi anni. Attualmente, non esistono metodi in grado di stabilizzare la perovskite per più di un anno in acqua neutra.
Uno studio recente, affiliato con UNIST ha presentato un facile, facile, e conveniente metodo sintetico, in grado di stabilizzare le perovskiti senza aggiunta di materiali di rivestimento estranei in mezzi acquosi. Il team di ricerca prevede che il loro nuovo approccio sintetico aprirà una nuova area di ricerca per i materiali perovskite.
Questa svolta è stata guidata dal distinto professor Kwang Soo Kim presso la School of Energy and Chemical Engineering dell'UNIST. Il team di ricerca prevede che il loro nuovo approccio sintetico aprirà una nuova area di ricerca per i materiali perovskite.
"Le perovskiti hanno attirato una notevole attenzione da parte dei ricercatori di tutto il mondo grazie alla loro elevata efficienza e al basso costo, " afferma il distinto professor Kim. "Risolvendo i problemi di vecchia data per la sua applicazione pratica in ambiente acquoso, il nostro semplice percorso sintetico sarà utilizzato per varie applicazioni in optoelettronica, Scienze Biomediche, e catalisi."
Immagine schematica che mostra il metodo di diffusione del vapore di base di Lewis (LBVD). La piccola fiala interna contiene un sale precursore di alogenuro acido-alogenuro metallico, mentre la grande fiala esterna contiene una soluzione di metilammina (MAm). MAm vaporizza e va nella piccola fiala. Le palline blu indicano il vapore MAm, e l'asta verde indica la perovskite stabile all'acqua. Credito:UNIST
La magica performance di APbX 3 (A =ammonio organico o catione inorganico, X =anione alogenuro) la perovskite risiede nel suo particolare tipo di struttura in cui i cationi di piombo e i cationi di ammonio sono in una coordinazione cubottaedrica di 6 volte e 12 volte, rispettivamente e quindi i materiali perovskiti sono costituiti da un numero infinito di strati ottaedrici collegati dagli angoli degli ottaedri.
Nello studio, L'illustre Professor Kim e il Dr. Jana hanno sviluppato un nuovo metodo sintetico per convertire pochi strati ottaedrici esterni in Pb(OH) 2 per proteggere i restanti strati interni dall'acqua. Grazie a Pb(OH) 2 che è insolubile in acqua. Controllando lo strato periferico della geometria ottaedrica della perovskite, il team di ricerca ha sintetizzato in modo riproducibile una serie di perovskiti ibride fluorescenti a forma di bastoncino in mezzi sia acidi che basici in condizioni ambientali su larga scala senza ligandi incapsulanti. Il band gap è sintonizzabile dalla regione rossa a quella celeste con emissione acuta. Le perovskiti al bromuro di piombo sono stabili per più di 6 mesi in acqua senza cambiamenti strutturali.
"Tutte le tecnologie essenziali che aiutano la nostra società a funzionare correttamente si basano su semiconduttori ad alte prestazioni, come le celle solari a base di silicio. Ma i materiali perovskite hanno tutto il potenziale per sostituire i dispositivi a base di Si che sono molto costosi, " afferma la Dott.ssa Jana della Scuola di Ingegneria Energetica e Chimica dell'UNIST, il primo autore dello studio. "Poiché la nostra nuova metodologia sintetica è altamente conveniente, ridurrà il prezzo dei dispositivi a celle solari in perovskite e di altri dispositivi optoelettronici, che potrebbe essere facilmente accessibile ai paesi economicamente arretrati".
Aggiunge, "Inoltre, la perovskite idrostabile sarà utilizzata in tutte quelle aree in cui l'acqua è una scelta inevitabile per un particolare studio."
"Riteniamo che le nostre scoperte fondamentali e innovative aiuteranno la comunità delle celle solari a fabbricare celle solari in perovskite che sarebbero stabili in acqua, ", afferma il distinto professor Kim. "Inoltre, la brillante intensità fluorescente delle perovskiti a base di bromuro e cloruro nell'acqua è molto promettente per i dispositivi di illuminazione a stato solido".
I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati in ACS Energy Letters il 13 agosto 2018. Inoltre, il loro giornale è stato elencato tra gli articoli più letti per il mese di agosto in ACS Energy Letters .
