En la química de los óxidos, los científicos saben desde hace mucho tiempo que los defectos de los óxidos pueden organizarse de forma espontánea y consistente en toda la red cristalina, una vez que alcanzan ciertas concentraciones (por ejemplo, una proporción entera). Este orden emergente puede dar lugar a propiedades atractivas. Si bien el ordenamiento de los defectos se ha observado numerosas veces en los óxidos de perovskita, no se puede decir lo mismo de las perovskitas de haluro híbrido, compuestas por un catión orgánico, un catión metálico y un anión haluro.

En un estudio publicado en ACS Materials Letters , un equipo de investigación que incluye al profesor asociado Takafumi Yamamoto del Instituto de Tecnología de Tokio descubrió una nueva perovskita de haluro en capas ordenada por defectos, lo que arroja luz sobre cómo puede surgir el orden a través de defectos en estos compuestos.

Este trabajo se inspiró en un hallazgo anterior informado por los investigadores, a saber, la formación de "columnas defectuosas" obtenidas mediante la introducción del ion tiocianato (SCN ^- ) en la red cristalina de FAPbI₃ para obtener FA₆ Pb₄ Yo_13,5 (SCN)_0,5 .

"Presumimos que, si la concentración de SCN en la red aumentaba, la cantidad de defectos columnares de PbI también aumentaría, lo que daría lugar a diferentes tipos de ordenamiento de defectos, como se observa en los óxidos de perovskita ordenados por vacantes", explica el Dr. Yamamoto. /P>

El equipo sintetizó FAPbI₃ polvos de perovskita y monocristales mediante reacciones en estado sólido utilizando concentraciones definidas con precisión de materiales de partida, incluidas proporciones específicas de SCN ^– . Descubrieron que cuando una proporción apropiadamente alta de SCN ^– se utilizó, la perovskita obtenida estuvo representada por la fórmula FA₄ Pb₂ Yo_7,5 (SCN)_0,5 .

Este compuesto en capas, como el reportado anteriormente, también exhibió defectos columnares que abarcaban todas las capas apiladas. Sin embargo, a diferencia de FA₆ Pb₄ Yo_13,5 (SCN)_0,5 , en el que una quinta parte de las columnas del PbI fueron abandonadas ordenadamente, un tercio de todas las columnas del nuevo FA₄ Pb₂ Yo_7,5 (SCN)_0,5 eran defectos.

La principal novedad de este descubrimiento es que el nuevo compuesto, junto al anterior, forma lo que se conoce como una "serie homóloga". Esto significa que las variaciones sistemáticas de la fórmula química del compuesto, que se pueden representar mediante variables enteras, dan como resultado cambios sistemáticos en sus propiedades. En este caso, los investigadores descubrieron que la banda prohibida óptica del material aumentaba con la concentración de defectos ordenados en la red.

Cabe destacar que este trabajo presenta la primera serie homóloga basada en el orden de los defectos encontrados para perovskitas híbridas orgánicas-inorgánicas. "Este estudio proporciona un nuevo campo de juego para la ingeniería de defectos en compuestos híbridos de perovskita orgánicos-inorgánicos. Creemos que este nuevo campo tiene el potencial de desarrollarse mediante una analogía con el ordenamiento de defectos ya observado en los óxidos de perovskita", comenta el Dr. Yamamoto. /P>

"También hemos proporcionado una nueva estrategia para controlar los pedidos de defectos para ajustar las propiedades ópticas de una perovskita mediante la incorporación de SCN ^– ."

Los investigadores esperan que estos hallazgos se traduzcan en avances en un área apasionante de la ciencia de los materiales, lo que en última instancia conducirá a nuevas perovskitas con cualidades útiles para tecnologías de próxima generación.