Perovskitler olarak bilinen kristal bileşikler şu anda sıcak bir araştırma konusu. En az üç farklı iyonik türden oluşan bu malzemeler elektriksel ve optik özellikleriyle ünlüdür ve güneş pillerinde kullanım için olağanüstü bir potansiyele sahiptir.1 ve optoelektronik cihazlar2. Yazma Doğa, Cherniukh ve diğerleri.3 perovskitlerin nanoküpleri, üçüncü bir tür nanokristal olsun veya olmasın diğer materyallerin nanoküreleriyle birleştirildiğinde, elde edilen çeşitli nanoyapıların, perovskitlerdeki iyonik kafes ile aynı türden bir düzenlemeye sahip bir 3B ‘süper örgü’ halinde düzenlenebileceğini bildirdiler. Dahası, nanoküplerin süper örgüdeki yüksek dereceli oryantasyon düzeni, pratik uygulamalara sahip olabilecek toplu bir foton patlamaları emisyonu olan süperfloresans fenomenini tetikler.
Aynı boyut ve şekle sahip nanokristaller (monodispers nanokristaller) hazırlama yöntemleri ilk olarak bildirildi4 1993 yılında. Birkaç yıl sonra, araştırmacılar monodispers nanokristallerden oluşan üst yüzeyler yapmaya başladılar.5. O zamandan beri, çok çeşitli nanokristal şekil ve boyutlarını uyarlamak ve bunların etkileşimlerini ve ortamlarını kontrol etmek mümkün hale geldi, böylece geniş bir yelpazede nanokristal üst örtülerin yapılmasına izin verildi.6. Bu tür çalışmalar kısmen, minik kristallerden yapay kafeslerin oluşumunu tetikleyen temel bilimi araştırma arzusundan esinlenmiştir. Ancak araştırmacılar, nanokristallerin periyodik düzenlemelerinin yeni veya geliştirilmiş özellikler sergilemesiyle de teşvik ediliyor.6,7 – gelişmiş elektron taşınması, katalitik aktivite veya ışık emisyonu ve emilimi gibi – nano kristallerin süper örgüler içinde olmayan özellikleriyle karşılaştırıldığında.
Cherniukh ve meslektaşları şimdi yapay perovskit benzeri üst örtülerin farklı nano kristal türlerini birleştirerek inşa edilebileceğini gösteriyor. Perovskit CsPbBr’nin nanoküplerini karıştırarak3 (Cs, sezyum; Pb, kurşun; Br, brom) küresel nanokristal demir (ii, iii) oksit (Fe3Ö4; Fe, demir) veya NdGdF4 (Nd, neodimyum; Gd, gadolinyum; F, florin), ikili üst sınırlar elde ettiler. Ve karışıma kesik küboid kurşun sülfür (PbS) nanopartikülleri ekleyerek üçlü süper örgüler elde ettiler. Bir perovskitin genel formülü ABO’dur.3A ve B’nin pozitif yüklü iyonları temsil ettiği ve üç oksijenin negatif yüklü oksit iyonları olduğu. Cherniukh ve meslektaşlarının üçlü üst tabakalarında nanoküpler, bir perovskit kristal kafesteki oksit iyonlarının bölgelerine eşdeğer kafes konumlarını benimser; küresel nanokristaller A bölgelerini işgal eder; ve PbS nanokristalleri B bölgelerini işgal eder (Şekil 1a).
İyonik perovskit kristallerinde, karakteristik perovskit örgüsünü elde etmek için farklı yarıçaplara sahip en az üç iyon gerekir. Aksine, Cherniukh ve diğerleri. perovskit benzeri üst yüzeylerin sadece iki tür nanokristal kullanılarak elde edilebileceğini gözlemlediler. Bunun nedeni, küboid nanokristallerin dönme serbestlik derecesine sahip olmasıdır. Bu nanokristallerin kübik şekli ve yüzey deforme olabilirliği, bunların süper örgüde belirli yönlerde kilitlenmesine neden olur.
Yazarlar ayrıca CsPbBr’den oluşan sistemler için3 nanoküpler ve Fe3Ö4 nanoküreler, iki tür nanokristalin nispi boyutlarındaki ve fraksiyonlarındaki küçük değişiklikler, ortaya çıkan süper örgüyü sodyum klorür kristallerinde bulunanlara benzer bir kübik düzenlemeden ABO’ya dönüştürebilir3 düzenleme (Şekil 1b). Yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu ve bu ikili süper örgülerin elektron kırınım çalışmaları, nanoküplerin yönelimlerinin oldukça sıralı olduğunu gösterdi. Buna karşılık, küresel nanopartiküllerdeki kristal kafeslerin eksenleri rastgele yönlere sahiptir.
Üstün kafes mühendisliğinin son bir parçasında, Cherniukh ve meslektaşları, CsPbBr’den oluşan üçlü sistemdeki nanokristallerin göreceli boyutlarını dikkatlice ayarladılar.3 nanoküpler, Fe3Ö4 nanoküreler ve kesik PbS nanoküpler. Yazarlar, süper örgüdeki nanokristallerin, mevcut alanın yaklaşık% 92’sini doldurmak için bir araya toplanabileceğini gözlemlediler. İyonik perovskit kristallerinde bu kadar yüksek bir paketleme yoğunluğu gözlemlenmemiştir.
Cherniukh ve diğerleri. bir ikili ASG’de3 CsPbBr’den oluşan üst örgü3 nanoküpler ve küresel NdGdF4 Nanokristaller, nanoküplerin yüksek oryantasyon düzeni ile birlikte büyük osilatör güçleri (elektronik geçişlerle ilişkili süreçlerde nanoküplerin ışığı absorbe etme veya yayma olasılığını ifade eden bir miktar), süperfloresan olarak bilinen olağandışı bir radyasyon fenomenine yol açar. Bu etkide, nanoküplerin lazerle uyarılması, nanoküplerden yoğun bir ışık patlamasıyla sonuçlanan kendiliğinden makroskopik bir optik polarizasyona neden olur.
Süperfloresans, daha önce CsPbBr’den oluşan üst tabakalarda gözlenmiştir.3 tek başına nanoküpler8. Bununla birlikte, oldukça floresan CsPbBr’nin periyodikliği, paketleme yoğunluğu ve yönünün esnekliği3 Cherniukh’daki nanoküpler ve meslektaşlarının üstünlükleri uyarlanabilir, bu fenomen için yeni araştırma yolları açar. Süperfloresan darbeleri 22 pikosaniye kadar kısaydı (1 ps, 10-12 saniye), bu da bu üstünlükleri yüksek enerji verimli, ultra hızlı ışık yayıcılar olarak kullanım için çekici potansiyel adaylar haline getirir.
Bu araştırma alanı için sırada ne var? Üstünlük ailesinin daha da genişlemesi mümkün görünüyor: Cherniukh ve diğerleri. ayrıca, sütun şeklinde bir yapıya sahip ikili üst örtüler yaptıklarını ve alüminyum diboridin kristal yapısına benzer bir düzenlemeye sahip olan diğerlerini (alüminyum atomlarının katmanları ile aralanmış bor atomu tabakalarından oluşan) yaptıklarını kısaca rapor edin.
Bulgular ayrıca çok çeşitli atomik, moleküler ve nano ölçekli sistemlerde gözlemlenen süperfloresan uygulamalarının geliştirilmesine de yardımcı olabilir.9, ancak henüz bir cihazda kullanılmadı. Üst kısımların 3B yapılarını özelleştirme yeteneği, süperfloresanı isteğe göre uyarlamanın bir yolunu sağlayabilir ve böylece örneğin bir kuantum ışık kaynağı olarak kullanılmasını sağlayabilir. Bu da, üst kısımların 3B sırasını iyileştirmek ve siparişin sıkı bir şekilde sürdürüldüğü yapılabilecek malzemelerin boyutunu artırmak için daha fazla çaba gerektirebilir. Muhtemelen nanokristaller arasında bağlayıcı moleküller kullanarak, süper örgüler bir cihaza dahil edildiğinde sıralı yapıyı stabilize etmek için araştırmalara ihtiyaç duyulabilir.
Bu arada, yeni bulgular, araştırmacılara, süper örgüler için yapı taşları olarak salımsal, manyetik veya yalıtıcı özellikler gibi çeşitli özelliklere sahip birçok nanokristal kombinasyonunu denemenin yolunu açıyor. Bu, hepsi nanokristaller arasındaki uzamsal düzenleme ve mesafe ile kontrol edilebilen çoklu işlevlere sahip malzemelerle sonuçlanabilir.
İlgi Alanları
Yazar, rekabet eden hiçbir çıkar beyan etmemektedir.