Las nanopartículas semiconductoras coloidales pueden verse como un complejo de un núcleo de cristal único inorgánico y una monocapa de ligandos orgánicos. La ubicación y el tipo de anclaje del ligando en la superficie del nanocristal son críticos para la morfología, el tamaño, los patrones de unión, los procesos de adsorción-desorción y la estabilidad general, las propiedades optoelectrónicas, etc. del nanocristal.
Especialmente en los nanocristales de perovskita (PNC) con la naturaleza de redes blandas, el entorno de unión de los grupos funcionales del ligando ha desempeñado un papel fundamental en la determinación de las propiedades optoelectrónicas y la estabilidad de los PNC.
Sin embargo, la interacción entre los grupos funcionales y los sitios de anclaje, así como las propiedades sinérgicas y repulsivas entre los grupos funcionales aún no se comprenden completamente, lo que dificulta el diseño ideal de materiales y dispositivos PNC de alto rendimiento.
En un artículo reciente publicado en Light:Science &Applications , un equipo de científicos, dirigido por el profesor Yu Zhang, del Laboratorio Estatal Clave de Optoelectrónica Integrada y la Facultad de Ciencias e Ingeniería Electrónicas de la Universidad de Jilin, China, y sus colaboradores han revelado nuevos sitios de anclaje (enlaces halógenos supramoleculares) en la superficie de la perovskita. nanocristales (PNC) empleando el ligando clásico de trifenilfosfina (TPP) y su derivado 2-(difenilfosfino)-bifenilo (DPB).
"Se ha descubierto que, además de la interacción de coordinación P-Pb convencionalmente considerada, P e I también pueden formar una interacción de enlace halógeno inesperada". Los autores han caracterizado esto en profundidad combinando espectroscopia de resonancia magnética nuclear, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X.
"Hay un cambio químico en TPP-CsPbI3 en comparación con TPP, lo que indica que los grupos funcionales que contienen P en TPP interactúan con la superficie de CsPbI3 PNC, lo que resulta en un cambio en el entorno de coordinación de P.
"El espectro FTIR de los PNC pasivados por TPP también muestra dos picos adicionales 2 y 3, pero cambian a 542 cm -1 y 1120 cm -1 , respectivamente. Esto sugiere que el I ... Interacción supramolecular P en CsPbI3 pasivado con TPP PNC es similar pero no idéntico al de TPP-I2, lo que se atribuye al entorno químico diferente de los átomos I en I2 y CsPbI3 .
"Los espectros Pb 4f de las películas de PNC pasivadas con TPP y DPB cambian a la energía de unión más alta debido a la fuerte unión entre los grupos funcionales Pb y P. Los espectros I 3d de las películas de PNC pasivadas con TPP y DPB cambian a la energía de unión más baja, que "Puede considerarse como el resultado de la interacción del átomo nucleofílico P en TPP o DPP con el I en PNCs para dar electrones a la región electrófila de I", afirman los investigadores.
La coexistencia de los dos tipos de enlaces anteriores aumentó significativamente la energía de formación de los defectos de vacancia de yodo y mejoró el rendimiento cuántico de fotoluminiscencia de los PNC. Mientras tanto, la interacción directa de P e I mejoró la estabilidad de los octaedros de Pb-I e inhibió drásticamente la migración de iones I.
Además, también se explora la naturaleza conjugada de los anillos de benceno, lo que indica que la introducción de anillos de benceno adicionales (DPB) aumenta las propiedades deslocalizadas de la superficie de los PNC y mejora significativamente el transporte de carga entre los PNC.
"Finalmente, los LED de emisión superior basados en PNC pasivados de BPB lograron un EQE máximo del 22,8 % y una caída de eficiencia extremadamente baja del 2,6 % con una densidad de corriente de 500 mA cm -2 ”, agregaron.
"La selección de puntos de anclaje multifuncionales ofrece una nueva estrategia para mejorar las propiedades optoelectrónicas de los PNC y los dispositivos", pronostican los científicos.
Más información: Po Lu et al, Enriquecimiento de sitios de anclaje mediante la introducción de enlaces halógenos supramoleculares para LED eficientes de nanocristales de perovskita, Luz:ciencia y aplicaciones (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01266-4
Información de la revista: Luz:ciencia y aplicaciones
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