Revelando o papel dos espaçadores orgânicos quirais nas propriedades estruturais, fotofísicas e eletrônicas de estruturas de perovskita 2D e 3D/2D

• Processo: 21/12104-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 14 de março de 2022
• Data de Término da vigência: 13 de março de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Ana Flávia Nogueira
• Beneficiário: Lucas Scalon
• Supervisor: Yana Vaynzof
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Technische Universität Dresden (TU Dresden), Alemanha
• Vinculado à bolsa: 20/04406-5 - Células solares de perovskita a partir de fontes baratas, fáceis e verdes: uma abordagem sinérgica da síntese de novos materiais transportadores de buracos e do uso de solventes mais ecológicos, BP.DD
• Assunto(s): Perovskita Óptica eletrônica Composição química Transistores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: células solares de perovskita | Perovskita 2D | Perovskitas quirais | Transistores de efeito de campo de perovskita | Perovskitas 2D

Resumo

Perovskitas de haleto metálicos (MHP), com a fórmula química ABX3 (A: cation monovalente orgânico ou inorgânico, B: metal divalente e X: haleto) tem sido aplicadas em uma ampla variedade de dispositivos optoeletrônicos, desde diodos emissores de luz a células solares e fotodetectores. O uso de estruturas perovskitas bidimensionais (2D) nesses dispositivos tem sido reportado por suas diversas vantagens comparadas aos 3D, dos quais destacam-se maior estabilidade ao ambiente, menor migração iônica, e maior ajuste da composição química. Nas MHP 2D, a rede inorgânica é separada por um cátion A de grande volume que fornece um método adicional para controlar as características de absorção e emissão, o confinamento quântico e dielétrico, bem como a estrutura cristalina do material. Além disso, MHP 2D são uma interessante plataforma para investigar os mecanismos de transferência de qualidade. O uso de um cátion orgânico enantio-enriquecido irá afetar as propriedades estruturais, ópticas e eletrônicas do material, tendo aplicações promissoras em dispositivos spintrônicos e óptica não linear. Comparada a mistura racêmica, o enantiômero puro pode resultar em um filme de MHP mais ordenado, com todos os octaedros de haleto metálico inclinados na mesma direção. Neste cenário, essa proposta objetiva elucidar como o uso de moléculas quirais dentro da estrutura de uma perovskita 2D afeta a mobilidade de carga do material. Isto será realizado por meio da fabricação de transistores de efeito de campo com as perovskitas 2D quirais como camada ativa semicondutora. Também, células solares de perovskita com arquitetura invertida p-i-n usando heteroestruturas 3D/2D-quiral serão montadas para avaliar se a presença de um filme mais ordenado poderia melhorar a eficiência dos dispositivos e sua estabilidade. Tais descobertas, acompanhadas por caracterizações espectroscópicas e microscópicas detalhadas, permitirão entender os aspectos fundamentais da influência do cátion orgânico quiral nas propriedades ópticas, elétricas e estruturais das perovskitas. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SCALON, LUCAS; VAYNZOF, YANA; NOGUEIRA, ANA FLAVIA; OLIVEIRA, CAIO C.. How organic chemistry can affect perovskite photovoltaics. CELL REPORTS PHYSICAL SCIENCE, v. 4, n. 5, p. 21-pg., 2023-05-17. (17/11631-2, 21/12104-1, 18/01669-5, 18/21401-7, 20/04406-5, 14/25770-6)

SCALON, LUCAS; BRUNNER, JULIUS; GUAITA, MARIA GABRIELLA DETONE; SZOSTAK, RODRIGO; ALBALADEJO-SIGUAN, MIGUEL; KODALLE, TIM; GUERRERO-LEON, L. ANDRES; SUTTER-FELLA, CAROLIN M.; OLIVEIRA, CAIO C.; VAYNZOF, YANA; et al. Tuning Phase Purity in Chiral 2D Perovskites. ADVANCED OPTICAL MATERIALS, v. N/A, p. 13-pg., 2023-07-27. (21/12104-1, 21/01357-6, 18/21401-7, 20/04406-5, 14/25770-6)