Investigadores encontraron una nueva clase de materiales de perovskita 2-D con bordes que son conductores como metales y núcleos que son aislantes, quienes dijeron que estas propiedades únicas tienen aplicaciones en células solares y nanoelectrónica.

"Esta observación de los estados conductores similares al metal en los bordes de la capa de estos materiales de perovskita 2-D proporciona una nueva forma de mejorar el rendimiento de la optoelectrónica de próxima generación y desarrollar nanoelectrónica innovadora, "dijo Kai Wang, profesor asistente de investigación en ciencia e ingeniería de materiales en Penn State y autor principal del estudio.

Wang y un equipo de investigadores de Penn State hicieron el descubrimiento mientras sintetizaban materiales de perovskita de haluro de plomo para su uso en células solares de próxima generación. Perovskitas, materiales con estructura cristalina buenos para absorber la luz visible, son un área de enfoque en el desarrollo de células solares rígidas y flexibles que puedan competir comercialmente con las células tradicionales fabricadas con silicio. Estos materiales de perovskita 2-D son más baratos de crear que el silicio y tienen el potencial de ser igualmente eficientes para absorber la luz solar.

Los resultados, reportado en Avances de la ciencia , proporcionar nuevos conocimientos sobre la carga y el flujo de energía en los materiales de perovskita, importante para el avance continuo de la tecnología, dijeron los científicos.

"Creo que la belleza de este trabajo es que encontramos un material que tiene propiedades completamente diferentes a lo largo de los bordes en comparación con el núcleo, "dijo Shashank Priya, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y vicepresidente asociado de investigación en Penn State. "Es muy inusual que la corriente pueda fluir alrededor de los bordes y no en el centro de un material, y esto tiene enormes implicaciones para el diseño de arquitecturas de células solares ".

Los materiales de perovskita 2-D consisten en delgados, capas orgánicas e inorgánicas apiladas alternativamente. Las capas orgánicas protegen las capas inorgánicas de cristales de haluro de plomo de la humedad que puede degradar las versiones tridimensionales del material. Esta estructura en capas da como resultado una gran variación de conductividad a lo largo de direcciones perpendiculares y paralelas.

Usando técnicas de escaneo y mapeo, Los investigadores encontraron que los bordes afilados de los monocristales 2-D exhibían una densidad de portadores de carga libre extraordinariamente grande.

"Este trabajo revela las distintas diferencias en las propiedades optoelectrónicas entre el borde de la capa de cristal y la región del núcleo, que puede dar una pista para responder otras preguntas importantes planteadas en el campo de la optoelectrónica sobre estos materiales de perovskita 2-D, "Dijo Wang.

Los investigadores dijeron que los hallazgos podrían mejorar el rendimiento de las células solares y la tecnología LED al proporcionar vías de carga adicionales dentro de los dispositivos. Los hallazgos también abren la puerta al desarrollo de conducción eléctrica unidimensional innovadora en nanoelectrónica.

"A lo largo de estos materiales, tienes una unión entre metal y semiconductor, y hay muchos dispositivos hipotéticos propuestos basados ​​en esa unión, "Dijo Priya.

Debido a la fuerte corriente que se encuentra en los bordes, Los cristales de perovskita 2-D también pueden ser un buen candidato para un nanogenerador triboeléctrico, dijeron los investigadores.

Los nanogeneradores convierten el movimiento en energía eléctrica, lo que podría conducir a una tecnología portátil que cargue teléfonos y otros dispositivos utilizando energía y entradas tanto ligeras como mecánicas.