Perovskitas de Ruddlesden-Popper a base de metilamonio templado con disolvente con distancias cortas entre las capas

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido
• Optoelectrónica y sus derivados

Sus antecedentes:

• Las perovskitas halogenadas bidimensionales (2D) son semiconductores sintonizables con potencial en la optoelectrónica.
• Las especies orgánicas son cruciales para plantear sus estructuras en capas y agregar funcionalidad.
• Comprender el papel de las moléculas de disolvente en la estructura de la perovskita es clave para el diseño de materiales.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar las nuevas perovskitas de Ruddlesden-Popper 2D basadas en metilamonio (MA) templadas con carbonato de dimetilo (DMC).
• Investigar las propiedades estructurales, ópticas y de estabilidad de fase de estos nuevos compuestos.
• Explorar el potencial de estos materiales en dispositivos funcionales, como las células termocrómicas.

Principales métodos:

• Síntesis de cuatro nuevos compuestos de perovskita 2D: MA₂(DMC) PbI₄, MA₃(DMC) Pb₂I₇, MA₄(DMC) Pb₃I₁₀ y MA₃(DMC) Pb₂Br₇
• Análisis estructural detallado mediante difracción de rayos X y caracterización de las propiedades optoelectrónicas.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para confirmar la estructura de la banda electrónica y el análisis de la estabilidad de fase.

Principales resultados:

• Descubrimiento de estructuras de perovskita 2D únicas con MA como el único catión orgánico y moléculas DMC que actúan como espaciadores entre capas.
• Observación de distancias cortas entre capas (∼5,7-5,9 Å) y señales estrechas de fotoluminiscencia (PL).
• Los cálculos de DFT confirmaron la naturaleza de brecha de banda directa; la estabilidad de fase se correlacionó con la fuerza del enlace de hidrógeno.
• Desarrollo de una célula termocrómica que demuestra 25 ciclos de conmutación, habilitados por las moléculas de DMC ligeramente unidas.

Conclusiones:

• El carbonato de dimetilo (DMC) juega un papel de plantilla no convencional en las perovskitas halogenadas 2D, influyendo en la estructura y las propiedades.
• Los compuestos sintetizados exhiben características optoelectrónicas y estabilidad de fase prometedoras.
• La capacidad de crear dispositivos termocrómicos funcionales destaca el potencial de las perovskitas 2D con plantilla de disolvente.