Un materiale ibrido organico-inorganico potrebbe essere il futuro per tecnologie più efficienti in grado di generare elettricità dalla luce o dal calore o da dispositivi che emettono luce dall'elettricità.

Il professore assistente del FAMU-FSU College of Engineering Shangchao Lin ha pubblicato un nuovo articolo sulla rivista ACS Nano che prevede come un materiale ibrido organico-inorganico chiamato perovskite ad alogenuri organometallici potrebbe essere più flessibile dal punto di vista meccanico rispetto al silicio esistente e ad altri materiali inorganici utilizzati per le celle solari, dispositivi termoelettrici e diodi emettitori di luce.

In uno studio separato, Lin ha scoperto che potrebbero essere anche più efficienti dal punto di vista energetico.

"Stiamo affrontando questo da una prospettiva teorica, Lin ha detto. "Nessuno ha davvero esaminato le proprietà meccaniche e termiche di questo nuovo materiale e come potrebbe essere utilizzato".

Attraverso simulazioni matematiche, Lin ha scoperto che le perovskiti ibride organico-inorganico dovrebbero essere estremamente malleabili e flessibili. Sebbene molti ricercatori abbiano esaminato le perovskiti per le tecnologie energetiche, non pensavano che fossero praticabili per determinati dispositivi a causa della loro struttura cristallina. Gli scienziati pensavano che si sarebbero frantumati se usati per qualcosa come un pannello solare.

Però, Lin ha scoperto che si prevede che le perovskiti ibride si fratturano lentamente attraverso una transizione da cristallina ad amorfa, il che li renderebbe molto tolleranti ai danni.

Prima del guasto meccanico, potrebbero assorbire il doppio dell'energia elastica dai carichi esterni rispetto ai materiali attualmente utilizzati nei dispositivi elettronici, come silicio e arseniuro di gallio.

In un precedente articolo pubblicato sulla rivista Materiali funzionali avanzati , Lin e il suo team hanno previsto che le perovskiti ibride possiedono una conduttività termica molto bassa a causa della componente organica. Questo potrebbe renderli materiali ideali per la conversione di energia termoelettrica ad alta efficienza.

Nello specifico, il suo lavoro ha suggerito che le perovskiti ibride sono due volte più efficienti dell'attuale materiale termoelettrico all'avanguardia, tellururo di bismuto, che è molto costoso e composto da elementi di terre rare.

"L'incredibile efficienza di conversione dell'energia trovata nelle perovskiti ibride l'ha posta alla frontiera della scoperta di materiali, " Lin ha detto. "Ancora più emozionante, le celle solari ibride a base di perovskite sono quattro volte più efficienti, in termini di resa quantica, rispetto a quelli a base di polimeri. Sono anche efficienti come gli attuali, tradizionali celle solari a base di silicio, ma sono molto più flessibili ed economiche da realizzare da una fase di soluzione attraverso una procedura molto simile alla stampa a getto d'inchiostro".

Lin spera di seguire questi due studi collaborando con chimici sperimentali, scienziati dei materiali e ingegneri di dispositivi che potrebbero mettere alla prova il suo quadro teorico.

"I materiali computazionali in base alla progettazione saranno un potente strumento di previsione per i ricercatori della FSU e di altre università e industrie da utilizzare mentre avanzano in questo campo, " Egli ha detto.