Comprendere la dinamica strutturale delle perovskiti 2D in seguito alla fotoeccitazione è fondamentale per ottimizzare le loro prestazioni nei dispositivi optoelettronici. Tuttavia, visualizzare direttamente questi cambiamenti strutturali è rimasto una sfida.
In un recente studio pubblicato su Nature Communications, i ricercatori del Laboratorio di spettroscopia ultraveloce dell’EPFL e del Max Planck Institute for Solid State Research hanno utilizzato la microscopia elettronica ultraveloce per catturare le dinamiche strutturali in tempo reale dei film sottili di perovskite 2D con risoluzione su scala atomica.
"Siamo stati in grado di osservare direttamente le distorsioni reticolari e gli spostamenti atomici che si verificano all'interno della struttura 2D della perovskite in seguito alla fotoeccitazione", spiega il dottor Antoine G\"orgens, ricercatore post-dottorato presso il Laboratorio di spettroscopia ultraveloce. "Questo ci ha permesso di ottenere risultati senza precedenti approfondimenti sui meccanismi fondamentali alla base della fotofisica di questi materiali."
Analizzando i dati della microscopia elettronica ultraveloce, i ricercatori hanno rivelato che la fotoeccitazione delle perovskiti 2D porta a una rapida espansione del reticolo e a una formazione transitoria di una fase polare. Questi cambiamenti strutturali modulano il gap di banda elettronico e migliorano l’energia di legame degli eccitoni, che sono fattori chiave per un efficiente assorbimento della luce e la separazione della carica nei dispositivi fotovoltaici.
"Il nostro studio fornisce prove sperimentali dirette del comportamento strutturale dinamico delle perovskiti 2D in seguito alla fotoeccitazione", afferma il Prof. Majed Chergui, direttore del Laboratorio di spettroscopia ultraveloce. “Questa conoscenza è essenziale per ottimizzare ulteriormente le prestazioni dei dispositivi optoelettronici 2D basati sulla perovskite e per ampliare i confini delle loro potenziali applicazioni”.
