Химикам удалось получить двумерную пленку из двух разных материалов

N+1Наука

Химики остановили миграцию ионов в перовските

Наталия Самойлова

Enzheng Shi et al. / Nature, 2020

Химикам впервые удалось получить двумерную прямоугольную пленку из двух разных перовскитных материалов. Центральная область состоит из одного перовскита, а обрамление шириной в один микрон — из другого, причем граница между ними очень четкая, с почти атомарным разрешением. Для того, чтобы стабилизировать границу между двумя материалами, ученые затормозили миграцию галогенид-ионов в перовските, с помощью слоя битиофенилэтиламмония. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Полупроводниковые свинцово-галогенидные материалы со структурой перовскита — восходящая звезда современной электроники. Эти материалы дешевы, просты в получении (можно получать растворными методами) и при этом сочетают в себе несколько полезных свойств: высокие коэффициенты поглощения, толерантность к дефектам и большие времена жизни носителя заряда. Эффективность перовскитных солнечных элементов всего за десять лет поднялась с 3,8 до 25,2 процентов, также на их основе изготавливают люминесцентные светоизлучающие диоды и фотодетекторы. В настоящее время ученые работают над повышением стабильности перовскитов: пока она недостаточна для выхода на рынок.

Кристаллическая решетка перовскитного c формулой APbX3 (Pb — свинец, X — галогенид-ион, как правило иодид или бромид) состоит из соединенных вершинами октаэдров PbX6, между слоями которых расположены крупные А-катионы: цезий или органические производные аммония — метиламмоний или формамидиний. Недавно ученые научились получать изолированные слои этого материала — так называемые двумерные или 2D-перовскиты (здесь можно провести аналогию со слоистым графитом и его 2D-формой — графеном). В 2D-перовските часть А-катионов заменяют на более объемные катионы (чаще всего это тоже производные аммония с длинными разветвленными «хвостами»), которые формируют разделяющий слой, в результате материал имеет структуру сэндвича — слой октаэдров PbX6 располагается между двумя слоями органических катионов. Траснспортные свойства (время жизни и длина пробега носителся заряда), а также квантовый выход люминесценции у двумерных перовскитов даже лучше, чем у стандартных трехмерных, поэтому эти материалы очень перспективны для создания фотодетекторов и другой оптоэлектроники.

Двумерный материал можно собрать и из нескольких перовскитов разного состава. Такие двойные или тройные материалы (гетероструктуры) делятся на вертикальные и латеральныме. В вертикальных гетеростуктурах чередуются слои разного состава, например, первый слой может состоять из свинцово-иодидных октаэдров PbI6, второй из производного аммония, а третий — из свинцов-бромидных октаэдров PbBr6. В латеральных гетероструктурах переход от одного состава к другому происходит в плоскости одного слоя — но они обязательно должны быть четко отделены от друга, иначе получится не гетероструктура, а просто смешанный материал. Комбинируя разные составы перовскитов, можно получать материал с желаемыми оптическими и транспортными характеристиками, поэтому такие структуры представляют для ученых и инженеров особый интерес. Впрочем, на практике с их синтезом пока что есть трудности — и особенно это касается латеральных структур. Дело опять в недостаточной стабильности перовскитов: например, в них происходит процесс миграции галогенид-ионов из одной области в другую, в результате на границах двух областей формируются переходные

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Пещерные львы навсегда расстались со своими собратьями полмиллиона лет назад Пещерные львы навсегда расстались со своими собратьями полмиллиона лет назад

Что показало масштабное исследование эволюции современных и вымерших львов

N+1
Тюрьма как доходное место Тюрьма как доходное место

Тюрьма, по образцу которой впоследствии создавались тюрьмы по всему миру

Дилетант
Вся правда о комбуче, или насколько полезен чайный гриб Вся правда о комбуче, или насколько полезен чайный гриб

Какие полезные вещества содержит комбуча и как она влияет на здоровье?

РБК
Как Наоми Осака стала самой высокооплачиваемой спортсменкой в истории и обогнала Шарапову Как Наоми Осака стала самой высокооплачиваемой спортсменкой в истории и обогнала Шарапову

Как Наоми Осака заработала $37 млн, побив рекорд Марии Шараповой

Forbes
Медитативное погружение в помидор Медитативное погружение в помидор

Как приготовить блюдо, которое ошеломит гостя и вызовет у него восторженный шок?

Bones
10 необычных психических расстройств 10 необычных психических расстройств

За странностями в поведении может скрываться вполне реальный диагноз

Популярная механика
Внимание, воздух! Внимание, воздух!

Можно ли улучшить состояние кожи и избавиться от лишнего веса с помощью дыхания

Tatler
Последние китайские предупреждения: можно ли использовать опыт КНР для выхода из кризиса в торговле? Последние китайские предупреждения: можно ли использовать опыт КНР для выхода из кризиса в торговле?

Ретейл в Китае возвращается к жизни после карантинных ограничений

Forbes
Есть ли в ресторанном мире повод для оптимизма? Есть ли в ресторанном мире повод для оптимизма?

Иван Глушков рассуждает о судьбе ресторанного бизнеса

GQ
У Млечного Пути насчитали 150 необнаруженных галактик-спутников У Млечного Пути насчитали 150 необнаруженных галактик-спутников

В гало Млечного Пути должно находиться около 220 карликовых галактик

N+1
Загадка досуга. Почему мы ощущаем себя вечно занятыми и что с этим делать Загадка досуга. Почему мы ощущаем себя вечно занятыми и что с этим делать

Отрывок из книги «Эпоха долголетия»: грядет перестройка структуры времени

Forbes
Арктика гипотеза «метановой катастрофы» Арктика гипотеза «метановой катастрофы»

В Арктике происходят климатические изменения, влияющие на всю планету

Наука и жизнь
На перепутье: как безболезненно сменить профессию На перепутье: как безболезненно сменить профессию

Переход из одной специальности в другую затрагивает многие аспекты жизни

Psychologies
Как стать императрицей и не облажаться: каким получился сериал «Великая» с Эль Фаннинг о восхождении Екатерины II Как стать императрицей и не облажаться: каким получился сериал «Великая» с Эль Фаннинг о восхождении Екатерины II

Сериал «Великая» об императрице Екатерине II — очень черная комедия

Esquire
Вино: ценители и почитатели среди писателей Вино: ценители и почитатели среди писателей

Художники задались вопросом: какие напитки предпочитали писатели?

СНОБ
Сорняк, способный убить: в чём опасность борщевика Сорняк, способный убить: в чём опасность борщевика

Благие намерения иногда могут обернуться серьёзными проблемами

Популярная механика
Как потепление воды изменит океан Как потепление воды изменит океан

Потепление океана может создать тропические экосистемы в неожиданных местах

Популярная механика
«Стартаперы — люди с нездоровой психикой»: главный герой фильма Юрия Дудя — о жизни в Кремниевой долине «Стартаперы — люди с нездоровой психикой»: главный герой фильма Юрия Дудя — о жизни в Кремниевой долине

Николай Давыдов стал одним из основных героев фильма Юрия Дудя

Forbes
Территория радости Территория радости

Можно ли справиться с хаосом в детской комнате

Лиза
Технологии, 3D-принтер, магия: почему через несколько лет каждый сможет обходиться без магазинов Технологии, 3D-принтер, магия: почему через несколько лет каждый сможет обходиться без магазинов

3D-принтер из фантазий фанатов научпопа превратился в реальность ретейла

Esquire
Глобальное потепление сделало арктических пауков каннибалами Глобальное потепление сделало арктических пауков каннибалами

Пауки-волки на Аляске начали есть друг друга

Популярная механика
Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера

Рассказываем, как создать дома зеленый уголок

Esquire
Любимые виды спорта Трюдо, Путина, Эрдогана и других политиков Любимые виды спорта Трюдо, Путина, Эрдогана и других политиков

Эти лидеры государств вдохновляют миллионы людей совершенствовать свое тело

РБК
Кто боится Элизабет Мосс Кто боится Элизабет Мосс

Василий Корецкий о писательском хорроре «Ширли»

Weekend
Лифт на орбиту: правда и вымысел Лифт на орбиту: правда и вымысел

О башне, уходящей в небо, мечтали многие поколения землян

Популярная механика
Один дома, не считая собаки: как фотографы и их питомцы помогают друг другу на карантине (фотопроект) Один дома, не считая собаки: как фотографы и их питомцы помогают друг другу на карантине (фотопроект)

Оказавшись взаперти, мы столкнулись с самими собой

Esquire
Кто такой Виктор Столбун и как ему удалось основать влиятельную секту, в которой состоял Эдуард Успенский (и где практиковали насилие и лженауку) Кто такой Виктор Столбун и как ему удалось основать влиятельную секту, в которой состоял Эдуард Успенский (и где практиковали насилие и лженауку)

Чем занимается секта Столбуна, и почему она до сих пор существует

Esquire
Fiat 124 vs ВАЗ-2101: копия лучше оригинала Fiat 124 vs ВАЗ-2101: копия лучше оригинала

Многие называли “Жигули” копией Fiat 124

Популярная механика
Лайфхаки для хозяйки Лайфхаки для хозяйки

Как быстро и легко все отмыть, отчистить, отстирать и приготовить

Лиза
Как носить мужские сандалии? Вот 5 брендов, с которыми вы точно не ошибетесь Как носить мужские сандалии? Вот 5 брендов, с которыми вы точно не ошибетесь

5 проверенных обувных марок, которые делают отличные сандалии

Esquire
Открыть в приложении