Suprimir las transiciones de fase y la amorfización a alta presión a través de cationes orgánicos atados en...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido
• La cristalografía

Sus antecedentes:

• El polimorfismo y las transiciones de fase son comunes en los materiales de perovskita, afectando significativamente su rendimiento y estabilidad, especialmente en dispositivos optoelectrónicos.
• Las perovskitas APbX3 tradicionales sufren transiciones de fase cerca de las condiciones ambientales, lo que limita sus aplicaciones prácticas.
• Las perovskitas de halogenuros orgánicos (perovskitas RCh) representan una nueva clase de materiales con potencial para una mayor estabilidad.

Objetivo del estudio:

• Investigar el comportamiento de transición de fase de las perovskitas organocalcogenidas-halogenidas (RCh-perovskitas) bajo temperaturas y presiones variables.
• Comprender los factores estructurales que contribuyen a la estabilidad de fase de las perovskitas RCh.
• Explorar el potencial de las perovskitas RCh para aplicaciones que requieran una alta integridad estructural.

Principales métodos:

• Difracción de rayos X dependiente de la temperatura (XRD) de 4 a 423 K.
• XRD de alta presión hasta 40 GPa.
• Estudios de aleación mediante la incorporación de RCh o etilamonio en un anfitrión (CH3NH3) PbBr3.
• Análisis de la isomerización rotacional del catión del sitio A mediante espectroscopia.

Principales resultados:

• Las perovskitas RCh no presentan transiciones de fase en el rango de temperatura probado (4423 K) y el rango de presión (040 GPa).
• A diferencia de otras perovskitas, las RCh-perovskitas mantienen la cristalinidad incluso a 40 GPa, resistiendo la amorfización.
• La unión covalente del catión del sitio A en las perovskitas RCh impide la inclinación octaédrica, un mecanismo clave para las transiciones de fase.
• La isomerización rotacional de los ligandos RCh contribuye a la estabilidad estructural al permitir cambios de volumen sin distorsión del marco.

Conclusiones:

• El enlace covalente de cationes orgánicos en las perovskitas RCh proporciona una integridad estructural y una estabilidad de fase excepcionales.
• Esta estabilidad se mantiene en un amplio rango de temperaturas y presiones, contrastando fuertemente con las perovskitas convencionales.
• Los hallazgos sugieren que las estrategias que implican la modificación covalente del catión del sitio A pueden emplearse para diseñar perovskitas estables en fase para aplicaciones tecnológicas avanzadas.