Впервые исследователи смогли наблюдать процесс разрушения перовскитов под действием воды в реальном времени на атомарном уровне. Эта работа, опубликованная в журнале Matter, дает прямое понимание фундаментальных проблем стабильности этих перспективных материалов.
Группа учёных под руководством профессора Дживуна Янга из кафедры энергетических наук и инженерии DGIST (Институт науки и технологий Тэгу-Кёнбук), в сотрудничестве с Лоуренсским национальным лабораторным центром Беркли и лабораторией ускорителей Поханга, провела уникальный эксперимент с использованием просвечивающей электронной микроскопии жидкой фазы (in-situ TEM).
Перовскиты — это материалы нового поколения для оптоэлектроники, находящие применение в светодиодах, солнечных элементах, фотодетекторах и квантовых устройствах. Они выделяются высокой световой эффективностью и отличной цветопередачей. Однако их главная проблема — неустойчивость к влаге, что сдерживает промышленное внедрение.
В ходе эксперимента исследователи подвергали перовскит воздействию воды и наблюдали изменения его структуры на атомарном уровне. Было обнаружено, что скорость разрушения зависит от кристаллографических граней: одни поверхности растворяются быстрее других. Это приводит к тому, что исходная кубическая форма перовскита постепенно трансформируется в сферическую по мере прогрессирования деградации.
Впервые весь процесс перехода от кубической структуры к сферической был зафиксирован в реальном времени. Такое наблюдение позволило выявить этапы разрушения, которые ранее были недоступны для исследования.
Для борьбы с деградацией команда применила стратегию покрытия поверхности перовскитовых нанокристаллов лигандами и гидрофобными полимерами. Эти вещества образуют прочные связи с материалом, предотвращая структурные изменения и значительно замедляя разрушение.
Профессор Дживун Янг отметил: «Это первое исследование, в котором деградация перовскита под воздействием воды была визуализирована в реальном времени на атомарном уровне, что обеспечивает критически важное понимание фундаментальных проблем стабильности материала. На основе наших результатов мы ожидаем значительного повышения стабильности перовскитов, что ускорит их коммерциализацию».
Открытые механизмы разрушения и предложенные способы защиты открывают путь к созданию более стабильных перовскитовых устройств для массового рынка. Полученные данные позволят оптимизировать состав и структуру защитных слоев с учетом особенностей деградации, что особенно важно для разработки эффективных и долговечных оптоэлектронных изделий.
Изображение носит иллюстративный характер
Группа учёных под руководством профессора Дживуна Янга из кафедры энергетических наук и инженерии DGIST (Институт науки и технологий Тэгу-Кёнбук), в сотрудничестве с Лоуренсским национальным лабораторным центром Беркли и лабораторией ускорителей Поханга, провела уникальный эксперимент с использованием просвечивающей электронной микроскопии жидкой фазы (in-situ TEM).
Перовскиты — это материалы нового поколения для оптоэлектроники, находящие применение в светодиодах, солнечных элементах, фотодетекторах и квантовых устройствах. Они выделяются высокой световой эффективностью и отличной цветопередачей. Однако их главная проблема — неустойчивость к влаге, что сдерживает промышленное внедрение.
В ходе эксперимента исследователи подвергали перовскит воздействию воды и наблюдали изменения его структуры на атомарном уровне. Было обнаружено, что скорость разрушения зависит от кристаллографических граней: одни поверхности растворяются быстрее других. Это приводит к тому, что исходная кубическая форма перовскита постепенно трансформируется в сферическую по мере прогрессирования деградации.
Впервые весь процесс перехода от кубической структуры к сферической был зафиксирован в реальном времени. Такое наблюдение позволило выявить этапы разрушения, которые ранее были недоступны для исследования.
Для борьбы с деградацией команда применила стратегию покрытия поверхности перовскитовых нанокристаллов лигандами и гидрофобными полимерами. Эти вещества образуют прочные связи с материалом, предотвращая структурные изменения и значительно замедляя разрушение.
Профессор Дживун Янг отметил: «Это первое исследование, в котором деградация перовскита под воздействием воды была визуализирована в реальном времени на атомарном уровне, что обеспечивает критически важное понимание фундаментальных проблем стабильности материала. На основе наших результатов мы ожидаем значительного повышения стабильности перовскитов, что ускорит их коммерциализацию».
Открытые механизмы разрушения и предложенные способы защиты открывают путь к созданию более стабильных перовскитовых устройств для массового рынка. Полученные данные позволят оптимизировать состав и структуру защитных слоев с учетом особенностей деградации, что особенно важно для разработки эффективных и долговечных оптоэлектронных изделий.
