Le nanoparticelle semiconduttrici colloidali possono essere viste come un complesso di un nucleo cristallino inorganico e un monostrato di ligandi organici. La posizione e il tipo di ancoraggio del ligando sulla superficie del nanocristallo sono fondamentali per la morfologia, le dimensioni, i modelli di legame, i processi di adsorbimento-desorbimento e la stabilità generale, le proprietà optoelettroniche, ecc.
del nanocristallo.Soprattutto nei nanocristalli di perovskite (PNC) con la natura di reticoli morbidi, l'ambiente di legame dei gruppi funzionali del ligando ha svolto un ruolo fondamentale nel determinare le proprietà optoelettroniche e la stabilità dei PNC.
Tuttavia, l'interazione tra gruppi funzionali e siti di ancoraggio, nonché le proprietà sinergiche e repulsive tra i gruppi funzionali non sono ancora completamente comprese, il che ostacola la progettazione idealizzata di materiali e dispositivi PNC ad alte prestazioni.
In un recente articolo pubblicato su Light:Science &Applications , un team di scienziati, guidato dal professor Yu Zhang, del State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics e College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Cina e colleghi, hanno rivelato nuovi siti di ancoraggio (legami alogeni supramolecolari) sulla superficie della perovskite nanocristalli (PNC) impiegando il classico ligando trifenilfosfina (TPP) e il suo derivato 2-(Difenilfosfino)-bifenile (DPB).
"Si è scoperto che, oltre all'interazione di coordinazione P-Pb convenzionalmente considerata, P e I possono anche formare un'interazione inaspettata di legame alogeno." Gli autori lo hanno caratterizzato in modo approfondito combinando la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare, la spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) e la spettroscopia fotoelettronica a raggi X.
"C'è uno spostamento chimico nel TPP-CsPbI3 rispetto al TPP, indicando che i gruppi funzionali contenenti P nel TPP interagiscono con la superficie di CsPbI3 PNC, con conseguente cambiamento nell'ambiente di coordinamento di P.
"Lo spettro FTIR dei PNC passivati con TPP mostra anche due picchi aggiuntivi 2 e 3, ma si spostano a 542 cm -1 e 1120 cm -1 , rispettivamente. Ciò suggerisce che I ... Interazione supramolecolare P in CsPbI3 passivato con TPP Il PNC è simile ma non identico a quello del TPP-I2, che è attribuito al diverso ambiente chimico degli atomi I in I2 e CsPbI3 .
"Gli spettri Pb 4f dei film PNC passivati TPP e DPB si spostano all'energia di legame più elevata a causa del forte legame tra i gruppi funzionali Pb e P. Gli spettri I 3d dei film PNC passivati TPP e DPB si spostano all'energia di legame inferiore, che può essere considerato come il risultato dell'interazione dell'atomo nucleofilo P in TPP o DPP con l'atomo I in PNC per dare elettroni alla regione elettrofila di I," affermano i ricercatori.
La coesistenza dei due tipi di legame sopra menzionati ha aumentato significativamente l'energia di formazione dei difetti di posti vacanti di iodio e ha migliorato la resa quantica della fotoluminescenza dei PNC. Nel frattempo, l'interazione diretta di P e I ha migliorato la stabilità degli ottaedri Pb-I e ha inibito drasticamente la migrazione degli ioni I.
Inoltre, viene esplorata anche la natura coniugata degli anelli benzenici, indicando che l'introduzione di ulteriori anelli benzenici (DPB) aumenta le proprietà delocalizzate della superficie PNC e migliora significativamente il trasporto di carica tra PNC.
"Infine, i LED passivati BPB a emissione superiore basati su PNC hanno raggiunto un EQE di picco del 22,8% e un'attenuazione di efficienza estremamente bassa del 2,6% alla densità di corrente di 500 mA cm -2 ," hanno aggiunto.
"La selezione di siti di ancoraggio multifunzionali fornisce una nuova strategia per migliorare le proprietà optoelettroniche di PNC e dispositivi", prevedono gli scienziati.
Ulteriori informazioni: Po Lu et al, Arricchimento dei siti di ancoraggio mediante l'introduzione di legami alogeni supramolecolari per gli efficienti LED nanocristallini di perovskite, Luce:scienza e applicazioni (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01266-4
Informazioni sul giornale: Luce:scienza e applicazioni
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