Predicción precisa de la estructura cristalina de las nuevas perovskitas híbridas orgánicas e inorgánicas 2D

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química computacional
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• Las perovskitas orgánicas-inorgánicas híbridas de baja dimensión (HOIP) son cruciales para aplicaciones optoelectrónicas debido a sus propiedades sintonizables.
• El vasto espacio de diseño de HOIP requiere herramientas computacionales eficientes para el descubrimiento de materiales.
• Los métodos existentes para la predicción de la estructura cristalina son computacionalmente costosos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un potencial interatómico de aprendizaje automático (MLIP) preciso y eficiente para los HOIP.
• Introducir un nuevo algoritmo de búsqueda de estructuras para predecir las estructuras cristalinas 2D HOIP.
• Permitir el cribado de alto rendimiento en silicio de posibles materiales HOIP.

Principales métodos:

• Entrenó un potencial interatómico de aprendizaje automático (MLIP) en 86 materiales HOIP experimentalmente reportados.
• Se validó el MLIP con respecto a 73 composiciones de perovskita utilizando puntos de referencia de la teoría funcional de la densidad (DFT).
• Desarrolló un algoritmo de búsqueda de estructuras aleatorias para la predicción de la estructura cristalina 2D HOIP.

Principales resultados:

• El MLIP demostró una alta precisión en comparación con los cálculos del DFT.
• El MLIP combinado y el algoritmo de búsqueda de estructura predijeron con éxito las estructuras cristalinas de 14 perovskitas 2D conocidas.
• Se sintetizó y validó un nuevo material HOIP con *cis*-1,3-ciclohexanediamina con respecto a las predicciones de MLIP.

Conclusiones:

• El MLIP desarrollado y el método de búsqueda de estructuras proporcionan un enfoque computacionalmente barato y preciso para el descubrimiento de HOIP.
• Este enfoque acelera significativamente el cribado de numerosas combinaciones de cationes orgánicos e inorgánicos.
• El método validado allana el camino para el diseño eficiente de nuevos HOIP para la absorción y emisión de luz.