Engenharia Molecular em Perovskitas de Haleto 2D

• Processo: 23/13013-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Gustavo Martini Dalpian
• Beneficiário: Jesus Camilo Diaz Olivella
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Estados eletrônicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ab-initio | Halide perovskties | Material Science | Molecular Engineering | Optoelectronics | 2D Materials | Estados Eletrônicos

Resumo

As perovskitas bidimensionais têm atraído atenção significativa nos últimos anos devido ao seu potencial como absorvedores de alto desempenho em células solares. Em comparação com os seus homólogos tridimensionais, estes materiais apresentam maior estabilidade, tornando-os candidatos promissores para aplicações fotovoltaicas de próxima geração. Esses materiais consistem em camadas alternadas de componentes inorgânicos de perovskita e moléculas espaçadoras orgânicas, oferecendo uma plataforma versátil para engenharia de materiais. No entanto, um desafio crítico associado às perovskitas bidimensionais é a sua limitada condutividade perpendicular aos planos. Esta condutividade reduzida prejudica a sua eficiência e desempenho globais como absorvedores de células solares. Para resolver esta questão, este projeto visa identificar e projetar novas moléculas espaçadoras capazes de ajustar com precisão a condutividade desses materiais. Aproveitando cálculos de alto rendimento ab initio, exploraremos sistematicamente uma gama diversificada de moléculas espaçadoras. Nosso foco será na identificação de moléculas com níveis de energia próximos ao orbital molecular ocupado mais alto (HOMO) e ao orbital molecular desocupado mais baixo (LUMO) das camadas de perovskita inorgânica. Ao projetar um deslocamento de banda específico entre as camadas espaçadoras e de perovskita, pretendemos aumentar a condutividade de materiais de perovskita bidimensionais. Esta pesquisa busca avançar nossa compreensão dos princípios de design por trás das moléculas espaçadoras em perovskitas bidimensionais, com o objetivo final de otimizar suas propriedades elétricas para melhorar o desempenho das células solares. Os resultados deste projeto poderão potencialmente abrir novos caminhos para o desenvolvimento de materiais fotovoltaicos eficientes e estáveis, contribuindo para o futuro sustentável das energias renováveis.