Team sporer, hvordan halogenatomer konkurrerer om at dyrke 'vindende' perovskitter

Perovskite materialer -en alsidig familie af forbindelser sammensat af metaloxider - lover en lang række teknologier, fra solceller til sensorer til lysdioder. Syntetisering af højkvalitets perovskitkrystaller kan dog være udfordrende, da forskellige elementer konkurrerer om at reagere og danne forskellige krystalstrukturer.

Nu har et team af forskere ved University of Washington og National Renewable Energy Laboratory (NREL) udviklet en ny teknik til at spore, hvordan halogenatomer (såsom jod og klor) konkurrerer om at dyrke perovskitkrystaller. Disse oplysninger kan hjælpe forskere med at designe nye strategier til syntetisering af højkvalitets perovskitmaterialer.

Holdets teknik, tidsbestemt Røntgen fotoemission spektroskopi (TR-XPS), bruger en røntgenstråle til at excitere elektroner i en perovskitprøve. Energien af ​​disse elektroner kan derefter måles for at identificere de forskellige elementer, der er til stede i prøven. Ved at følge, hvordan disse elementer ændrer sig over tid, kunne holdet spore, hvordan perovskitkrystallen vokser.

I deres eksperimenter, de fandt ud af, at jod og klor konkurrerer om at dyrke perovskitkrystaller på forskellige måder. Klor reagerer hurtigere med bly for at danne perovskit, men jod tager til sidst over og danner en mere stabil perovskitkrystal. Dette tyder på, at en to-trins synteseproces kunne bruges til at dyrke højkvalitets perovskitkrystaller, med klor brugt i det første trin til hurtigt at danne en perovskitkerne og iod brugt i det andet trin for at stabilisere krystalstrukturen.

Teamets resultater kunne hjælpe at forbedre syntesen af ​​perovskitmaterialer til en række forskellige anvendelser. Perovskit-solceller kunne for eksempel drage fordel af brugen af ​​højkvalitets perovskitkrystaller, der er mere effektive til at omdanne sollys til elektricitet. Perovskite lysemitterende dioder (LED'er) kunne også drage fordel af brugen af ​​højkvalitets perovskitkrystaller, der udsender lys mere effektivt.

Samlet set giver dette arbejde et nyt værktøj til at studere væksten af ​​perovskitkrystaller og kunne føre til udviklingen af ​​nye strategier til syntetisering af højkvalitets perovskitmaterialer til en række forskellige anvendelser.