Ученые из Университета Миссури (Mizzou) активно исследуют перспективный класс материалов – галогенидные перовскиты. Эти уникальные соединения, обладающие слоистой структурой ультратонких кристаллов, демонстрируют потрясающие свойства, особенно на наноуровне. Именно на наномасштабе, когда размеры материалов становятся невидимыми невооруженным глазом, проявляется их максимальная эффективность.
Галогенидные перовскиты, которые называют полупроводниками XXI века, способны эффективно преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию. Это открывает широкие перспективы для создания более доступных и производительных солнечных панелей. Кроме того, эти материалы могут стать основой для светодиодов (LED) нового поколения – более ярких, долговечных и энергоэффективных.
Работа в Университете Миссури ведется в рамках нового Центра энергетических инноваций и представляет собой плодотворное сотрудничество специалистов из разных областей: физики твердого тела и биофизики. Профессор физики Сачи Гуха, эксперт в области твердотельных материалов, изучает оптические свойства перовскитов с помощью ультрабыстрой лазерной спектроскопии. В то же время, профессор физики Гэвин Кинг, специализирующийся на биофизике, применяет метод «ледяной литографии», основанный на использовании криогенных температур (ниже -150°C или -238°F) и электронного пучка для создания наноструктур. Кинг описывает этот метод как «нанометровый резец», позволяющий точно формировать материалы на атомном уровне.
Разработанный и оптимизированный бывшим аспирантом Гухи Рэнди Бернсом, метод химического осаждения из паровой фазы является еще одним ключевым элементом в исследовании. Этот метод позволяет создавать тонкие пленки перовскитов с высокой степенью контроля их структуры и свойств. Результаты исследований, проведённых в сотрудничестве с ученым из Университета Западной Капской провинции в Южной Африке Крисом Арендсе и Далларом Бабаяном, который является автором статьи в журнале Journal of Materials Chemistry C, опубликованы в двух престижных научных изданиях.
Статья под названием "Carrier relaxation and exciton dynamics in chemical-vapor-deposited two-dimensional hybrid halide perovskites", вышедшая в Journal of Materials Chemistry C в 2024 году (DOI: 10.1039/D4TC03014A), посвящена изучению релаксации носителей заряда и экситонной динамики в двумерных гибридных галогенидных перовскитах, полученных методом химического осаждения из паровой фазы. Другая статья, "Stabilizing М⃰l Halide Perovskite Films via Chemical Vapor Deposition and Cryogenic Electron Beam Patterning", опубликованная в журнале Small также в 2024 году (DOI: 10.1002/smll.), рассматривает методы стабилизации пленок металлогалоидных перовскитов с использованием химического осаждения из паровой фазы и криогенной обработки электронным пучком.
Криогенные температуры, используемые в «ледяной литографии», играют важную роль, так как при таких сверхнизких температурах, ниже -150°C (-238°F), материалы ведут себя иначе, чем при обычных условиях. Это позволяет ученым манипулировать их свойствами на наноуровне, создавая сложные структуры с высокой точностью.
Изучение галогенидных перовскитов ведется не только в фундаментальных научных целях, но и с прицелом на практическое применение. Полупроводниковые материалы, обладающие свойствами как проводника, так и изолятора, лежат в основе всей современной электроники и оптоэлектроники, которая сочетает в себе электронику и оптику.
В перспективе, благодаря исследованиям в Университете Миссури, мир может получить доступ к более дешевой и экологически чистой энергии. Разработки в области перовскитов способны привести к созданию эффективных солнечных панелей, что снизит зависимость от традиционных источников энергии. Кроме того, разработка новых светодиодов на основе этих материалов может существенно снизить энергопотребление в осветительных приборах.
Сочетание различных подходов, использование новейшего оборудования и междисциплинарное сотрудничество позволяют команде ученых Университета Миссури продвигаться вперед в деле изучения и применения галогенидных перовскитов. Эти исследования не только повышают наше понимание свойств материи на наноуровне, но и приближают нас к энергетическому будущему, основанному на устойчивых и возобновляемых источниках энергии.
Изображение носит иллюстративный характер
Галогенидные перовскиты, которые называют полупроводниками XXI века, способны эффективно преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию. Это открывает широкие перспективы для создания более доступных и производительных солнечных панелей. Кроме того, эти материалы могут стать основой для светодиодов (LED) нового поколения – более ярких, долговечных и энергоэффективных.
Работа в Университете Миссури ведется в рамках нового Центра энергетических инноваций и представляет собой плодотворное сотрудничество специалистов из разных областей: физики твердого тела и биофизики. Профессор физики Сачи Гуха, эксперт в области твердотельных материалов, изучает оптические свойства перовскитов с помощью ультрабыстрой лазерной спектроскопии. В то же время, профессор физики Гэвин Кинг, специализирующийся на биофизике, применяет метод «ледяной литографии», основанный на использовании криогенных температур (ниже -150°C или -238°F) и электронного пучка для создания наноструктур. Кинг описывает этот метод как «нанометровый резец», позволяющий точно формировать материалы на атомном уровне.
Разработанный и оптимизированный бывшим аспирантом Гухи Рэнди Бернсом, метод химического осаждения из паровой фазы является еще одним ключевым элементом в исследовании. Этот метод позволяет создавать тонкие пленки перовскитов с высокой степенью контроля их структуры и свойств. Результаты исследований, проведённых в сотрудничестве с ученым из Университета Западной Капской провинции в Южной Африке Крисом Арендсе и Далларом Бабаяном, который является автором статьи в журнале Journal of Materials Chemistry C, опубликованы в двух престижных научных изданиях.
Статья под названием "Carrier relaxation and exciton dynamics in chemical-vapor-deposited two-dimensional hybrid halide perovskites", вышедшая в Journal of Materials Chemistry C в 2024 году (DOI: 10.1039/D4TC03014A), посвящена изучению релаксации носителей заряда и экситонной динамики в двумерных гибридных галогенидных перовскитах, полученных методом химического осаждения из паровой фазы. Другая статья, "Stabilizing М⃰l Halide Perovskite Films via Chemical Vapor Deposition and Cryogenic Electron Beam Patterning", опубликованная в журнале Small также в 2024 году (DOI: 10.1002/smll.), рассматривает методы стабилизации пленок металлогалоидных перовскитов с использованием химического осаждения из паровой фазы и криогенной обработки электронным пучком.
Криогенные температуры, используемые в «ледяной литографии», играют важную роль, так как при таких сверхнизких температурах, ниже -150°C (-238°F), материалы ведут себя иначе, чем при обычных условиях. Это позволяет ученым манипулировать их свойствами на наноуровне, создавая сложные структуры с высокой точностью.
Изучение галогенидных перовскитов ведется не только в фундаментальных научных целях, но и с прицелом на практическое применение. Полупроводниковые материалы, обладающие свойствами как проводника, так и изолятора, лежат в основе всей современной электроники и оптоэлектроники, которая сочетает в себе электронику и оптику.
В перспективе, благодаря исследованиям в Университете Миссури, мир может получить доступ к более дешевой и экологически чистой энергии. Разработки в области перовскитов способны привести к созданию эффективных солнечных панелей, что снизит зависимость от традиционных источников энергии. Кроме того, разработка новых светодиодов на основе этих материалов может существенно снизить энергопотребление в осветительных приборах.
Сочетание различных подходов, использование новейшего оборудования и междисциплинарное сотрудничество позволяют команде ученых Университета Миссури продвигаться вперед в деле изучения и применения галогенидных перовскитов. Эти исследования не только повышают наше понимание свойств материи на наноуровне, но и приближают нас к энергетическому будущему, основанному на устойчивых и возобновляемых источниках энергии.
