Nuovi materiali per dispositivi elettronici ad alte prestazioni
Le perovskiti ibride organiche-inorganiche sono materiali semiconduttori cristallini che stanno dimostrando un enorme potenziale per la realizzazione di celle solari a basso costo e ad alta efficienza.
Uno studio del 51福利, , pubblicato sulla Angewandte Chemie International Edition della Societ脿 Chimica Tedesca, in collaborazione con l鈥�Universit脿 degli Studi di Milano-Bicocca, ha dimostrato come l鈥檜so di cationi organici fluorurati, oltre a conferire alle perovskiti ibride organiche-inorganiche propriet脿 idrorepellenti e una notevole stabilit脿 alle diverse condizioni atmosferiche, pu貌 essere anche un metodo innovativo per controllarne la struttura e le propriet脿 optoelettroniche.
Le perovskiti ibride organiche-inorganiche sono una classe di materiali semiconduttori costituiti da piccoli cationi organici e alogenuri metallici. Seppure potenzialmente molto interessanti, la loro commercializzazione su larga scala 猫 oggi ostacolata principalmente dalla loro bassa stabilit脿 all'aria e all'umidit脿. Inoltre, la presenza di difetti, ovvero imperfezioni del reticolo cristallino, pu貌 generare degli 鈥渟tati trappola鈥� che interferiscono con il movimento dei portatori di carica (elettroni e lacune) generati dalla luce all鈥檌nterno del materiale, intrappolandoli e provocando cos矛 perdite di energia elettrica.
I ricercatori hanno dimostrato che grazie alle interazioni fluoro-fluoro e alla segregazione delle porzioni fluorurate, la struttura ordinata del materiale viene mantenuta anche ad alte temperature, quando il materiale stesso 猫 nello stato fuso e d脿 luogo a un comportamento liquido cristallino (LC). Questo rappresenta un aspetto molto importante perch茅 pu貌 essere alla base di altri fenomeni come la ferroelettricit脿 e il ferromagnetismo.
Le perovskiti liquido-cristalline hanno propriet脿 ottiche ed elettriche uniche che le rendono molto attraenti anche per applicazioni optoelettroniche aldil脿 del fotovoltaico, come LED, fotorivelatori, sensori e transistor, e supercondensatori con prestazioni eccezionali.
Pierangelo Metrangolo, primo firmatario del lavoro
Il gruppo di ricerca SupraBioNano
Lo studio potrebbe aprire nuove prospettive all鈥檌mpiego di perovskiti liquido-cristalline in ambito fotovoltaico e nello sviluppo di dispositivi optoelettronici ad alta efficienza. I nostri risultati gettano nuova luce sulla chimica e sulle relazioni struttura-propriet脿 nel panorama in evoluzione delle perovskiti ad alogenuri metallici, riportando il primo caso di materiale perovskitico liquido-cristallino, andando cos矛 oltre la visione limitata alle classiche perovskiti prevalentemente cristalline.
Gabriella Cavallo, co-firmataria del lavoro
Perovskite鈥怢ike Liquid鈥怌rystalline Materials Based on Polyfluorinated Imidazolium Cations. (2024).
Angewandte Chemie., 63(37).