Enriquecimento de locais de ancoragem via ligações supramoleculares de halogênio para LEDs eficientes de nanocristais de perovskita


Enriquecimento de locais de ancoragem via ligações supramoleculares de halogênio para LEDs eficientes de nanocristais de perovskita

O papel dos ligantes multifuncionais. Crédito: Luz: Ciência e Aplicações (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01266-4

Nanopartículas semicondutoras coloidais podem ser vistas como um complexo de um núcleo de cristal único inorgânico e uma monocamada de ligantes orgânicos. A localização e o tipo de ancoragem do ligante na superfície do nanocristal são críticos para a morfologia, tamanho, padrões de ligação, processos de adsorção-dessorção e estabilidade geral do nanocristal, propriedades optoeletrônicas, etc.

Especialmente nos nanocristais de perovskita (PNCs) com a natureza de redes moles, o ambiente de ligação dos grupos funcionais do ligante tem desempenhado um papel fundamental na determinação das propriedades optoeletrônicas e da estabilidade dos PNCs.

No entanto, a interação entre grupos funcionais e locais de ancoragem, bem como as propriedades sinérgicas e repulsivas entre grupos funcionais ainda não são totalmente compreendidas, o que dificulta o projeto idealizado de materiais e dispositivos PNC de alto desempenho.

Num artigo recente publicado em Luz: Ciência e Aplicaçõesuma equipe de cientistas, liderada pelo professor Yu Zhang, do Laboratório Estadual de Optoeletrônica Integrada e da Faculdade de Ciência e Engenharia Eletrônica da Universidade de Jilin, China e colegas de trabalho, revelou novos locais de ancoragem (ligações supramoleculares de halogênio) na superfície da perovskita nanocristais (PNCs) empregando o ligante clássico de trifenilfosfina (TPP) e seu derivado 2-(difenilfosfino)-bifenil (DPB).

“Descobre-se que, além da interação de coordenação P-Pb convencionalmente considerada, P e I também podem formar uma interação inesperada de ligação de halogênio.” Os autores caracterizaram isso em profundidade combinando espectroscopia de ressonância magnética nuclear, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de fotoelétrons de raios X.

“Há uma mudança química no TPP-CsPbI3 comparado ao TPP, indicando que os grupos funcionais contendo P no TPP interagem com a superfície do CsPbI3 PNCs, resultando em uma mudança no ambiente de coordenação de P.

“O espectro FTIR de PNCs passivados por TPP também mostra dois picos adicionais 2 e 3, mas eles mudam para 542 cm--1 e 1120 centímetros-1, respectivamente. Isto sugere que o euInteração supramolecular P em CsPbI passivado por TPP3 PNCs é semelhante, mas não idêntico ao do TPP-I2, o que é atribuído ao diferente ambiente químico dos átomos I em I2 e CsPbI3.

“Os espectros Pb 4f dos filmes PNC passivados com TPP e DPB mudam para a energia de ligação mais alta devido à forte ligação entre os grupos funcionais Pb e P. Os espectros I 3d dos filmes PNC passivados com TPP e DPB mudam para a energia de ligação mais baixa, que pode ser considerado como o resultado da interação do átomo nucleofílico P no TPP ou DPP com o I nas PNCs para dar elétrons à região eletrofílica do I”, afirmam os pesquisadores.

A coexistência dos dois tipos de ligação acima aumentou significativamente a energia de formação de defeitos de vacância de iodo e melhorou o rendimento quântico de fotoluminescência dos PNCs. Enquanto isso, a interação direta de P e I melhorou a estabilidade dos octaedros Pb-I e inibiu dramaticamente a migração de íons I.

Além disso, a natureza conjugada dos anéis de benzeno também é explorada, indicando que a introdução de anéis de benzeno adicionais (DPB) aumenta as propriedades deslocalizadas da superfície do PNC e melhora significativamente o transporte de carga entre os PNCs.

“Finalmente, os LEDs de emissão superior baseados em PNC passivados por BPB alcançaram um EQE de pico de 22,8% e uma eficiência extremamente baixa de 2,6% na densidade de corrente de 500 mA cm-2“, acrescentaram.

“A seleção de locais de ancoragem multifuncionais fornece uma nova estratégia para melhorar as propriedades optoeletrônicas de PNCs e dispositivos”, prevêem os cientistas.

Mais Informações:
Po Lu et al, Enriquecimento de locais de ancoragem através da introdução de ligações supramoleculares de halogênio para os LEDs eficientes de nanocristais de perovskita, Luz: Ciência e Aplicações (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01266-4

Citação: Enriquecimento de locais de ancoragem por meio de ligações supramoleculares de halogênio para LEDs de nanocristais de perovskita eficientes (2024, 7 de fevereiro) recuperado em 7 de fevereiro de 2024 em https://phys.org/news/2024-02-enrichment-anchoring-sites-supramolecular-halogen.html

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