Le perovskiti sono una famiglia di cristalli che mostrano proprietà promettenti per applicazioni in nanotecnologia. Però, una proprietà chiamata moltiplicazione portante, un effetto che rende i materiali molto più efficienti nel convertire la luce in elettricità, non è stato osservato nelle perovskiti. Nuova ricerca, guidato dai fisici UvA-IoP Dr. Chris de Weerd e Dr. Leyre Gomez del gruppo del Prof. Tom Gregorkiewicz, ora riporta che alcune perovskiti hanno questa proprietà desiderabile.

I cristalli sono configurazioni di atomi, molecole o ioni ordinati in una struttura che si ripete in tutte le direzioni. Gli esempi includono il sale normale, diamanti e fiocchi di neve. Alcuni cristalli mostrano proprietà molto interessanti su scala nanometrica. Là, entriamo nel mondo dei nanocristalli, strutture estremamente utili nella costruzione di applicazioni tecnologiche su piccola scala.

perovskiti, prende il nome dal mineralogista russo del XIX secolo Lev Perovski, formano una particolare famiglia di materiali che condividono tutti la stessa struttura cristallina. Queste perovskiti hanno molte proprietà elettroniche desiderabili, rendendoli utili per la costruzione di LED, schermi televisivi, celle solari e laser. Per questa ragione, le perovskiti sono state ampiamente studiate dai fisici negli ultimi anni.

Quando i semiconduttori, nelle celle solari, ad esempio:convertire l'energia della luce in elettricità, questo di solito si verifica una particella alla volta. Un singolo fotone in caduta si traduce in un singolo elettrone eccitato (e il corrispondente "buco" in cui si trovava l'elettrone) che può trasportare una corrente elettrica. Però, in determinati materiali, se la luce che cade è abbastanza energica, come risultato possono essere eccitate ulteriori coppie elettrone-lacuna; questo processo è noto come moltiplicazione delle portanti.

Quando si verifica la moltiplicazione delle portanti, la conversione dalla luce in elettricità può diventare molto più efficiente. Per esempio, nelle normali celle solari, esiste un limite teorico (il cosiddetto limite di Shockley-Queisser) alla quantità di energia che può essere convertita, al massimo, poco più del 33% dell'energia solare viene trasformata in energia elettrica. Nei nanocristalli semiconduttori sotto l'effetto di moltiplicazione dei portatori, però, è prevista un'efficienza massima fino al 44%.

Così, i ricercatori hanno cercato l'effetto di moltiplicazione del vettore nelle perovskiti. Ora, de Weerd, Gomez e Gregorkiewicz, insieme ai suoi collaboratori, segnalare questo fenomeno. Utilizzando metodi di spettroscopia, i ricercatori hanno dimostrato che i nanocristalli di perovskite fatti di cesio, moltiplicazione del display carrier di piombo e iodio. Inoltre, sostengono che l'efficienza di questo effetto è superiore a quella riportata finora per qualsiasi altro materiale; con questo ritrovamento, le straordinarie proprietà delle perovskiti ricevono un nuovo impulso.

De Weerd, che ha difeso con successo il suo dottorato di ricerca. tesi basata su questa e altre ricerche della scorsa settimana, dice, "Fino ad ora, la moltiplicazione dei portatori non era stata riportata per le perovskiti. Quello che abbiamo scoperto ora è di grande impatto fondamentale su questo materiale in arrivo. Per esempio, questo dimostra che i nanocristalli di perovskite possono essere utilizzati per costruire fotorivelatori molto efficienti, e in futuro forse celle solari".