Взгляд в атомный мир: Прорыв в исследовании перовскитов

Перовскиты, группа минералов, которые привлекли внимание благодаря своему потенциальному использованию в таких технологиях, как солнечные батареи и квантовые устройства, долгое время озадачивали ученых своими удивительными оптическими свойствами.

Однако группа исследователей из ETH Zurich, Stanford и Empa в Дюбендорфе добилась значительного прогресса в понимании этих материалов, изучив движение атомов внутри нанокристаллов с беспрецедентным временным разрешением. Результаты исследования, опубликованные в научном журнале Nature Physics, проливают свет на поведение перовскитов и могут открыть путь к новым достижениям в области оптико-электронных приложений.

Галоидные перовскиты показали большие перспективы в различных оптико-электронных приложениях благодаря своим исключительным оптическим и электронным свойствам. Однако ученые долгое время пытались понять, как эти материалы демонстрируют столь выдающиеся характеристики. Чтобы глубже проникнуть в эту тайну, исследовательская группа сосредоточилась на взаимосвязи между возбужденными электронами и структурой кристаллической решетки перовскитов.

Чтобы наблюдать за поведением перовскитов на атомном уровне, исследователи использовали ультрабыструю электронную дифракционную установку в SLAC. Направляя короткие импульсы электронов на синтезированные нанокристаллы перовскита, команда смогла собрать дифрагированные электроны на экране. Эта техника позволила им измерить даже самые незначительные изменения в кристаллической структуре.

Исследование показало, что когда перовскиты поглощают свет, возбужденные электроны вызывают значительную реорганизацию кристаллической решетки. Этот вывод опровергает общепринятое представление о том, что среднее положение каждого атома в кристалле остается неизменным. Вместо этого исследователи обнаружили, что оптическое возбуждение электрона приводит к искажению кристаллической решетки, что в конечном итоге влияет на оптические свойства материала.

Понимание поведения перовскитов на атомном уровне открывает новые возможности для использования их потенциала в различных технологиях. Например, солнечные батареи могут выиграть от повышения эффективности и стабильности за счет использования перовскитных материалов с лучшим пониманием их оптических характеристик. Кроме того, знания, полученные в ходе данного исследования, могут проложить путь к усовершенствованию квантовых устройств и других оптико-электронных приложений.