I ricercatori della McGill University hanno acquisito nuove allettanti intuizioni sulle proprietà delle perovskiti, uno dei materiali più promettenti al mondo nella ricerca di produrre un più efficiente, cella solare robusta ed economica.

In uno studio pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura , i ricercatori hanno utilizzato uno spettrometro elettronico multidimensionale (MDES) – uno strumento unico costruito a mano presso la McGill – per osservare il comportamento degli elettroni nei nanocristalli di perovskite di cesio piombo ioduro. Il MDES che ha reso possibili queste osservazioni è in grado di misurare il comportamento degli elettroni su periodi di tempo straordinariamente brevi, fino a 10 femtosecondi, o 10 milionesimi di miliardesimo di secondo. Le perovskiti sono cristalli apparentemente solidi che hanno attirato l'attenzione per la prima volta nel 2014 per la loro insolita promessa nelle future celle solari che potrebbero essere più economiche o più tolleranti ai difetti.

Una scoperta più emozionante

"È il risultato più entusiasmante di cui ho preso parte da quando ho iniziato a studiare scienze nel 1995, " ha detto Patanjali Kambhampati, autore senior e professore di chimica alla McGill, della scoperta della dualità liquido-solido della perovskite. "Invece di cercare la perfezione nella microelettronica al silicio priva di difetti, qui abbiamo una cosa difettosa che tollera i difetti. E ora sappiamo un po' di più sul perché".

Solidi che agiscono come liquidi

Mentre i ricercatori hanno esaminato più da vicino i cristalli utilizzando l'MDES, quello che hanno visto è stato qualcosa che sfida la nostra comprensione convenzionale della differenza tra liquidi e solidi.

"Fin dall'infanzia abbiamo imparato a distinguere i solidi dai liquidi basandoci sull'intuizione:sappiamo che i solidi hanno una forma fissa, considerando che i liquidi prendono la forma del loro contenitore, " ha detto Hélène Seiler, autore principale della ricerca e un ex dottorato di ricerca. studente presso il Dipartimento di Chimica della McGill che attualmente è presso il Dipartimento di Chimica Fisica, Fritz-Haber-Institut presso l'Istituto Max-Planck. "Ma quando osserviamo cosa stanno effettivamente facendo gli elettroni in questo materiale in risposta alla luce, vediamo che si comportano come fanno normalmente in un liquido. Chiaramente, non sono in un liquido, sono in un cristallo, ma la loro risposta alla luce è davvero simile al liquido. La principale differenza tra un solido e un liquido è che un liquido ha atomi o molecole che danzano, mentre un solido ha gli atomi o le molecole è più fisso nello spazio come su una griglia."