Исследователи из Университета Макгилла получили новое представление о свойствах перовскитов, одного из самых перспективных материалов в мире, в стремлении создать более эффективный, надежный и дешевый солнечный элемент.
В исследовании, опубликованном сегодня в Nature Communications, исследователи использовали многомерный электронный спектрометр (MDES) — уникальный прибор, изготовленный вручную в McGill, — для наблюдения за поведением электронов в нанокристаллах перовскита иодида цезия-свинца. MDES, которая сделала эти наблюдения возможными, способна измерить поведение электронов в течение чрезвычайно коротких периодов времени — до 10 фемтосекунд или 10 миллионных долей миллиардной доли секунды. Перовскиты — это, по-видимому, твердые кристаллы, которые впервые привлекли внимание в 2014 году из-за их необычной перспективы в будущих солнечных элементах, которые могут быть дешевле или более устойчивы к дефектам.
Самое захватывающее открытие
«Это самый захватывающий результат, в котором я участвовал с тех пор, как начал работать в науке в 1995 году», — сказал старший автор и профессор химии McGill Патанджали Камбхампати об открытии жидко- твердой дуальности перовскита. «Вместо того, чтобы искать совершенство в бездефектной кремниевой микроэлектронике, здесь мы имеем дефектную, устойчивую к дефектам вещь. И теперь мы знаем немного больше о том, почему это так».
Твердые вещества, действующие как жидкости
По мере того как исследователи более пристально смотрели на кристаллы, используя MDES, они увидели нечто, что бросает вызов нашему обычному пониманию разницы между жидкостями и твердыми веществами.
«С детства мы научились отличать твердые вещества от жидкостей на основе интуиции: мы знаем, что твердые вещества имеют фиксированную форму, а жидкости принимают форму своего контейнера», — говорит Элен Сейлер, ведущий автор исследования и бывший доктор философии студент факультета химии в Макгилле, который в настоящее время находится на факультете физической химии, Института Фрица-Хабера в Институте Макса Планка.
«Но когда мы смотрим на то, что электроны в этом материале на самом деле делают в ответ на свет, мы видим, что они ведут себя так, как они обычно делают в жидкости. Ясно, что они не в жидкости — они в кристалле — но их реакция на свет действительно подобна жидкости. Основное различие между твердым телом и жидкостью состоит в том, что в жидкости есть танцующие атомы или молекулы, тогда как твердое тело имеет атомы или молекулы более фиксированы в пространстве, как на сетке «.