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

«Суператлет, как Роналду»: как Овечкин стал главной маркетинговой звездой мирового хоккея «Суператлет, как Роналду»: как Овечкин стал главной маркетинговой звездой мирового хоккея

Овечкин входит в рейтинг самых высокооплачиваемых российских спортсменов 2010-х

Forbes
Новый Renault Kaptur для России. Что изменилось? Новый Renault Kaptur для России. Что изменилось?

Обновления медиасистемы по воздуху, более удобная посадка и другие нововведения

РБК
Брейте наголо. Как живут в секте, где детей разлучают с родителями Брейте наголо. Как живут в секте, где детей разлучают с родителями

Селена Уиттман рассказала о детстве в коммуне «Синанон», куда ее привела мать

Forbes
Обувь победителя: что надо знать о паре Air Jordan 1 Майкла Джордана, проданной сегодня за 41 миллион рублей Обувь победителя: что надо знать о паре Air Jordan 1 Майкла Джордана, проданной сегодня за 41 миллион рублей

Почему Air Jordan 1 стали культовыми и чем заслужили такую ценность

Esquire
11 продуктов, которые могут заменить друг друга на кухне 11 продуктов, которые могут заменить друг друга на кухне

Покажи всем этим Джейми Оливерам, кто на кухне шеф-повар!

Maxim
Ремень, таблетки, пистолет: 8 кинозвезд, которые неожиданно покончили с собой Ремень, таблетки, пистолет: 8 кинозвезд, которые неожиданно покончили с собой

Даже знаменитости порой сводят счеты с жизнью, шокируя близких

Cosmopolitan
Британец воссоздал в виртуальной реальности любимый бар. Он изучил основы 3D с нуля Британец воссоздал в виртуальной реальности любимый бар. Он изучил основы 3D с нуля

Тристан Кросс воссоздал в виртуальной реальности свой любимый паб

Esquire
Лактобациллы кишечника связали с хорошей памятью мышей Лактобациллы кишечника связали с хорошей памятью мышей

У мышей, в кишечнике которых много бактерий четырех семейств, память лучше

N+1
Химики научились селективно замещать водород на концевом углеводородном фрагменте Химики научились селективно замещать водород на концевом углеводородном фрагменте

Новый способ получать органические молекулы из простого углеводородного сырья

N+1
Ограничения стали новой нормой: как изменится жизнь после карантина Ограничения стали новой нормой: как изменится жизнь после карантина

Некоторые государства постепенно смягчают ограничения, введенные из-за пандемии

Forbes
Астрономы нашли ближайшую к Земле черную дыру Астрономы нашли ближайшую к Земле черную дыру

Астрономы обнаружили самого близкого кандидата в черные дыры звездных масс

N+1
«Я не боюсь трудностей» «Я не боюсь трудностей»

Марго Овсянникова — модель и блогер с полумиллионом подписчиков

OK!
Наследие Ким Чен Ына: за что диктатора любят в Северной Корее Наследие Ким Чен Ына: за что диктатора любят в Северной Корее

Почему у северокорейского диктатора есть все шансы встретить спокойную старость

РБК
Lexus покоряет Байкал: лед, вода и медные трубы Lexus покоряет Байкал: лед, вода и медные трубы

Тест-драйв Lexus в экстремальных условиях

Maxim
Придумали будущее и не завоевали рынок: история General Magic и её идеи «смартфона», который появился в 90-х Придумали будущее и не завоевали рынок: история General Magic и её идеи «смартфона», который появился в 90-х

Компания увлеклась разработкой и не заметила, как интернет обошёл их

VC.RU
Нервы на пределе: почему российские власти рассердились на заметку о рейтинге Путина Нервы на пределе: почему российские власти рассердились на заметку о рейтинге Путина

Связан ли всплеск эмоций посольства с голосованием о поправках в Конституцию?

Forbes
От лошадей до Aurus: на чем принимали Парады Победы От лошадей до Aurus: на чем принимали Парады Победы

Вспоминаем историю торжественных автомобилей СССР и России

РБК
Самое холодное место во вселенной Самое холодное место во вселенной

Насколько холоден холодный космос?

Популярная механика
10 продуктов, снижающих «плохой» холестерин 10 продуктов, снижающих «плохой» холестерин

Эти суперфуды помогут справиться с повышенным уровнем холестерина

Cosmopolitan
«Любовь во времена Zoom и чумы»: Esquire публикует диалог писателя с возлюбленной «Любовь во времена Zoom и чумы»: Esquire публикует диалог писателя с возлюбленной

Карантинный дневник Дмитрия Петровского

Esquire
Судный день: пять способов моментально уничтожить Землю Судный день: пять способов моментально уничтожить Землю

Самые апокалиптичные сценарии, которые могут превратить любой день в судный

Популярная механика
Мария Ласицкене: «Я буду до конца отстаивать свое право выступить в Токио. Повторения Рио совершенно не хочется» Мария Ласицкене: «Я буду до конца отстаивать свое право выступить в Токио. Повторения Рио совершенно не хочется»

Допинг и спорт в изоляции – интервью с Марией Ласицкене

GQ
Космическую «корову» объяснили коллапсом массивной звезды Космическую «корову» объяснили коллапсом массивной звезды

Яркая и крупная вспышка AT2018cow могла появиться вследствие взрыва звезды

N+1
Бросил в самый трудный час: Марк Бернес и его Паола Бросил в самый трудный час: Марк Бернес и его Паола

Марк Бернес любил свою жену, но отвернулся от нее в самый тяжелый период

Cosmopolitan
Почти леди. Норман Мейлер о Мадонне (отрывок из интервью) Почти леди. Норман Мейлер о Мадонне (отрывок из интервью)

Разговор с Мадонной о славе, одиночестве, контрацепции, порно и религии

Esquire
4 причины, из-за которых мужчины избегают близких отношений 4 причины, из-за которых мужчины избегают близких отношений

Почему мужчины избегают ответственности, брака, признаний

Psychologies
Иммунитет — это инстинкт хищника Иммунитет — это инстинкт хищника

Cпособ включить гормоны победителя и перестать играть в жертву

Tatler
Донорские стволовые клетки позволили новорожденному японцу дожить до пересадки печени Донорские стволовые клетки позволили новорожденному японцу дожить до пересадки печени

Первая в мире операция по пересадке клеток печени

N+1
Как отличить кэгэбешную «Волгу» от обычной Как отличить кэгэбешную «Волгу» от обычной

Пособие для иностранного шпиона в четырех шагах

Maxim
«Самые хрупкие в мире плечики»: эксклюзивная публикация писем Эдуарда Лимонова графине Елене Щаповой де Карли «Самые хрупкие в мире плечики»: эксклюзивная публикация писем Эдуарда Лимонова графине Елене Щаповой де Карли

Отрывки из писем Эдуарда Лимонова графине Елены Щаповой де Карли

Forbes
Открыть в приложении