Malzeme biliminde kusurlar genellikle problemler, performansı bozan, verimliliği azaltan veya cihazların ömrünü kısaltan istenmeyen mikroskobik özellikler olarak görülür. Ancak yakın zamanda yayınlanan bir atılım Gelişmiş Malzemeler bu zihniyete meydan okuyor. Çalışma, Ruddlesden-Popper (RP) hatası olarak bilinen kristallerde spesifik bir yapısal “kusurun”, daha parlak ve daha sağlam ışık yayan malzemeler geliştirmenin anahtarı olabileceğini ortaya koymaktadır.
Araştırma, olağanüstü optoelektronik özellikleri ile bilinen bir malzeme sınıfı olan perovskitlere odaklanmaktadır. Güneş hücrelerinde, LED’lerde, lazerlerde ve hatta kuantum teknolojilerinde kullanılan perovskitler, verimli yük taşımaları ve hafif dönüşüm yetenekleri için değerlenir. Bununla birlikte, tüm kristaller gibi, kusursuz değildirler. Yapısal düzensizlikleri arasında, RP hataları – atomik tabaka istiflemesindeki zorluklar – geleneksel olarak zararlı olarak görülmüştür.
Bu yeni çalışmada, łukasiewicz Araştırma Ağı’ndan araştırmacılar – Port ve Hindistan Teknoloji Enstitüsü’nden ortaklar yeni bir yaklaşım benimsedi. Bu RP hatalarını ortadan kaldırmaya çalışmak yerine, bunların nasıl kontrol edileceğini ve kullanılacağını araştırdık. Şaşırtıcı bulgu: RP hataları kasıtlı olarak tanıtıldığında ve ince ayarlandığında, malzemenin ışık emisyon özelliklerini önemli ölçüde artırabilirler.
Bunu yapmak için, CSPBBR adı verilen karışık bir halid perovskitin oluşumu sırasında özel bir iyot içeren bileşik olan N-oktlammonium iyodür ekledik.3-XBENX. Bu, kristal içindeki RP hatalarının gelişimini kontrol ederek sonuçta malzemenin yeni bir fazı üretti. Sonuç etkileyiciydi: Malzeme sadece renk emisyonunu yeşilden canlı bir kırmızıya kaydırmakla kalmadı, aynı zamanda neredeyse% 80 daha parlak hale geldi.
Bu neden önemli? Bir uygulama, giyilebilir ekranlar için bükülebilir LED’ler gibi esnek elektroniklerde yer alır. Bu cihazlar genellikle atom düzeyinde malzemelere zarar verebilen mekanik suştan muzdariptir. Dikkat çekici bir şekilde, daha önce zayıf noktalar olarak kabul edilen RP hataları, mikroskobik amortisörler gibi davranır, iç stresi hafifletir ve bükülme veya germe altında dayanıklılığı artırır.
Esnek cihazların ötesinde, araştırma, gerilim mühendisliği olarak bilinen daha geniş bir konsepte girer, burada malzemelerdeki iç stresler özellikleri iyileştirmek için kasıtlı olarak değiştirilir. Diğer perovskit sistemlerindeki benzer teknikler, temiz enerji uygulamaları için manyetizmayı, süper iletkenliği ve katalitik verimliliği arttırmada umut göstermiştir.
Bu keşif, malzeme biliminde bir paradigma değişimini işaret ediyor. Mükemmel kristaller için çabalamak yerine, bilim adamları artık kusurları kucaklayabilir, yeni işlevlerin kilidini açmak için onları tasarlayabilir ve kontrol edebilirler. Kusurları özelliklere dönüştürmek ve yeni nesil gelişmiş malzemeleri nasıl tasarladığımızı yeniden şekillendirme örneğidir.
Bu hikaye, araştırmacıların yayınlanmış araştırma makalelerinden bulguları rapor edebilecekleri Science X iletişim kutusunun bir parçasıdır. Science X iletişim kutusu ve nasıl katılacağınız hakkında bilgi için bu sayfayı ziyaret edin.
