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NOVIDADES
Folhas ultrafinas de um novo híbrido 2D de perovskita apresentam formato quadrado e área relativamente elevada, propriedades que tendem a facilitar sua integração com dispositivos eletrônicos do futuro. Para a crescente lista de semicondutores 2D, tais como o grafeno, nitreto de boro e dissulfeto de molibdênio, podemos agora adicionar estes híbridos orgânicos/inorgânicos de perovskita, os quais podem se tornar os possíveis sucessores do silício nos dispositivos futuros em virtude de suas propriedades eletrônicas excelentes. Entretanto, diferentemente dos seus concorrentes, os quais são semicondutores covalentes, estes híbridos 2D de perovskita são materiais iônicos, o que lhes conferem propriedades especiais por si só. Pesquisadores do U.S. Dept. of Energy (DOE)’s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) (EUA) obtiveram êxito ao crescer atomicamente folhas finas 2D de híbridos orgânicos/inorgânicos de perovskita a partir de uma solução. Estas folhas ultrafinas são de alta qualidade, elevada área e formato quadrangular. Elas também apresentam fotoluminescência eficiente, possibilidade de modulação de cor e uma relaxação estrutural única, que não é encontrada nas folhas de semicondutores covalentes. “Acreditamos que este é o primeiro exemplo de nanoestruturas 2D com espessura atômica feitas de material iônico”, disse Peidong Yang, um químico do Berkeley Lab’s Materials Sciences Division e autoridade mundial em nanoestruturas, que foi o primeiro a pensar nesta pesquisa cerca de 20 anos atrás. “Os resultados dos nossos estudos abrem possibilidades de pesquisa fundamental sobre a síntese e caracterização de perovskitas híbridas 2D com espessura atômica e introduz uma nova família de semicondutores 2D, feitos a partir de soluções, para aplicações em dispositivos optoeletrônicos de escala nanométrica, tais como transistores de efeito de campo e fotodetectores.  Folhas finas 2D de híbridos orgânicos/inorgânicos de perovskita. Créditos: Berkeley Lab
Perovskitas tradicionais são tipicamente materiais de óxidos metálicos que apresentam uma ampla gama de propriedades eletromagnéticas fascinantes, incluindo ferroeletricidade e piezoeletricidade, supercondutividade e magnetoresistência colossal. Nos últimos anos, perovskitas híbridas orgânica/inorgânicas foram processadas em solução para gerar filmes finos ou cristais para dispositivos fotovoltaicos, os quais atingiram uma eficiência de conversão de energia de 20%. A separação destes materiais híbridos em folhas 2D individuais e auto-suportadas por meio de técnicas como spin-coating, deposição química de vapor (CVD) e exfoliação mecânica foi possível com sucesso limitado. Em 1994, enquanto ainda era um estudante de doutorado na Harvard University (EUA), Yang propôs um método para preparar nanoestruturas 2D híbridas de perovskitas visando modular suas propriedades eletrônicas, mas não obteve êxito. Ano passado ele pensou em uma proposta e a passou para o coautor principal Dou, um estudante de doutorado do seu grupo de pesquisa. Dou, trabalhou em conjunto com os outros autores principais Wong e Yu, utilizando a proposta de Yang para sintetizar folhas livres e auto-suportadas de CH3NH3PbI3, uma perovskita híbrida feita de uma blenda contendo átomos de chumbo, iodo, nitrogênio, carbono e hidrogênio. “Diferente dos métodos de exfoliação e deposição química de vapor, os quais normalmente produzem placas relativamente espessas de perovskitas, nós fomos capazes de crescer cristais 2D uniformes de formato quadrangular sob um substrato plano com elevado rendimento e excelente reprodutibilidade”, disse Dou. “Nós caracterizamos a estrutura e composição destes cristais 2D individuais por uma variedade de técnicas e descobrimos que eles apresentam uma emissão de limite de banda ligeiramente deslocada, o que pode ser atribuído a uma relaxação estrutural. Um estudo preliminar de fotoluminescência indica uma emissão de limite de banda de 453 nm, a qual é levemente deslocada para o vermelho se comparada com cristais do mesmo material. Isto sugere que a modulação da cor pode ser obtida nestas perovskitas híbridas 2D mudando a espessura das folhas bem como a composição por meio da síntese de materiais similares”. A geometria bem definida destes cristais 2D de formato quadrangular é a chave da sua cristalinidade de elevada qualidade, e o seu tamanho facilita sua integração em dispositivos futuros. “Com nossa técnica, heteroestruturas verticais e laterais também podem ser construídas”, disse Yang. “Isso abre novas possibilidades para projetar materiais ou dispositivos em escala atômica/molecular com propriedades novas e distintas”. Lawrence Berkeley National Laboratory (Tradução - MBS). Nota do Scientific Editor - O trabalho que deu origem a esta notícia de título: "Atomically thin two-dimensional organic-inorganic hybrid perovskites", de autoria de Letian Dou, Andrew B. Wong, Yi Yu, Minliang Lai, Nikolay Kornienko, Samuel W. Eaton, Anthony Fu, Connor G. Bischak, Jie Ma, Tina Ding, Naomi S. Ginsberg, Lin-Wang Wang, A. Paul Alivisatos and Peidong Yang, foi publicado no periódico Science vol. 349, págs. 1518-1521 (2015), DOI: 10.1126/science.aac7660. |
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