Nella chimica degli ossidi gli scienziati sanno da tempo che i difetti degli ossidi possono sistemarsi spontaneamente e in modo coerente in tutto il reticolo cristallino, una volta raggiunte determinate concentrazioni (ad es. rapporto intero). Questo ordine emergente può dare origine a proprietà interessanti. Sebbene l'ordinamento dei difetti sia stato osservato numerose volte negli ossidi di perovskite, lo stesso non si può dire delle perovskiti ibride ad alogenuri, composte da un catione organico, un catione metallico e un anione alogenuro.

In uno studio pubblicato su ACS Materials Letters , un gruppo di ricerca che comprende il professore associato Takafumi Yamamoto del Tokyo Institute of Technology ha scoperto una nuova perovskite alogenuro stratificata con ordine di difetti, facendo luce su come l'ordine può emergere attraverso i difetti in questi composti.

Questo lavoro è stato ispirato da una precedente scoperta riportata dai ricercatori, vale a dire la formazione di "colonne difettose" ottenute introducendo lo ione tiocianato (SCN ⁻ ) nel reticolo cristallino di FAPbI₃ per ottenere FA₆ Pb₄ Io_13.5 (SCN)_0,5 .

"Abbiamo ipotizzato che, se la concentrazione di SCN nel reticolo aumentasse, anche la quantità di difetti colonnari PbI aumenterebbe, portando a diversi tipi di ordinamento dei difetti, come visto negli ossidi di perovskite ordinati per posti vacanti," spiega il Dr. Yamamoto. /P>

Il team ha sintetizzato FAPbI₃ polveri di perovskite e cristalli singoli tramite reazioni allo stato solido utilizzando concentrazioni definite con precisione di materiali di partenza, inclusi rapporti specifici di SCN ^– . Hanno scoperto che quando un rapporto adeguatamente alto di SCN ^– è stata utilizzata, la perovskite ottenuta è stata rappresentata dalla formula FA₄ Pb₂ Io_7.5 (SCN)_0,5 .

Questo composto stratificato, come quello precedentemente riportato, presentava anche difetti colonnari che si estendevano su tutti gli strati impilati. Tuttavia, a differenza di FA₆ Pb₄ Io_13.5 (SCN)_0,5 , in cui un quinto delle colonne PbI erano ordinate disertate, un terzo di tutte le colonne nella nuova FA₄ Pb₂ Io_7.5 (SCN)_0,5 erano difetti.

La principale novità di questa scoperta è che il nuovo composto, insieme al precedente, forma quella che viene definita una "serie omologa". Ciò significa che le variazioni sistematiche della formula chimica del composto, che può essere rappresentata utilizzando variabili intere, determinano cambiamenti sistematici nelle sue proprietà. In questo caso, i ricercatori hanno scoperto che il gap di banda ottica del materiale aumentava con la concentrazione di difetti ordinati nel reticolo.

Vale la pena notare che questo lavoro presenta la prima serie omologa basata sull'ordinamento dei difetti trovato per perovskiti ibride organiche-inorganiche. "Questo studio fornisce un nuovo terreno di gioco per l'ingegneria dei difetti nei composti ibridi di perovskite organici-inorganici. Riteniamo che questo nuovo campo abbia il potenziale per svilupparsi per analogia con l'ordinamento dei difetti già osservato negli ossidi di perovskite", osserva il dott. Yamamoto. /P>

"Abbiamo anche fornito una nuova strategia per controllare l'ordinamento dei difetti per ottimizzare le proprietà ottiche di una perovskite incorporando SCN ^– ."

I ricercatori sperano che questi risultati si traducano in progressi in un'entusiasmante area della scienza dei materiali, portando infine a nuove perovskiti con qualità utili per le tecnologie di prossima generazione.