Een RUDN-professor, samen met zijn collega's van andere Moskouse universiteiten, heeft het mechanisme beschreven van bijproducten die worden geproduceerd tijdens de synthese van perovskieten - mineralen die talrijke toekomstige toepassingen hebben, bijv. als supergeleiders. De ontdekking zou hun productie sneller en efficiënter kunnen maken. Het artikel is gepubliceerd in Chemie van materialen .

Perovskieten zijn kristallijne stoffen die uit twee of meer metalen bestaan ​​en drie zuurstofatomen bevatten. Deze materialen worden gebruikt als supergeleiders, bij zonnecellen, lasers en sensoren. De kristalstructuur van perovskieten wordt gevormd in oplosmiddelen zoals dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), en gamma-butyrolacton (GBL). Het belangrijkste probleem met hun synthese ligt in de vorming van intermediaire verbindingen tussen de oorspronkelijke stoffen en de moleculen van een oplosmiddel. Dit bemoeilijkt het kristallisatieproces en vermindert de volumes van het eindproduct.

De auteurs bestudeerden de structuur van tussenproducten die gevormd werden tijdens de synthese van perovskieten in GBL. Het onderzoek was gebaseerd op perovskieten die lood en atomen van verschillende halogenen (chloor, broom, en jodium). Om de gevormde verbindingen in de loop van de reactie te zien, de onderzoekers gebruikten Raman-verstrooiingsspectroscopie. Tijdens het experiment, de chemici veranderden de verhoudingen van de aanvankelijke synthesecomponenten en bestudeerden de telkens gevormde structuren.

"We waren de eersten die drie soorten tussenfasen vonden die worden gevormd tijdens de perovskietkristallisatie in gamma-butyrolacton. Het eerste type is vergelijkbaar met de structuren die ons al bekend zijn, terwijl typen twee en drie nieuwe super-octaëdrische formaties zijn. We zijn er ook achter gekomen waarom het gebeurt. Bij hoge concentraties jodium-ionen in een oplossing, de structuur wordt gedomineerd door kleine moleculen bestaande uit één lood- en drie jodiumatomen. Echter, als de concentratie van jodium-ionen daalt, het oplosmiddel begint de hoofdrol te spelen. Complexe super-octaëdrische vormen van de tussenpersonen worden gevormd onder zijn invloed, " zegt Viktor Khrustalyov, een co-auteur van de studie, doctoraat in de chemie, en hoofd van de afdeling Anorganische Chemie bij RUDN.

Na te hebben onderzocht hoe tussenproducten die de reactie vertragen en de volumes van het eindproduct verminderen, optreden in het verloop van een reactie, de chemici ontwikkelden een methode om het te vermijden. Om dit te doen, ze stelden voor om perovskieten als dunne films af te zetten en ook om initiële oplossingen met hogere jodiumconcentraties te gebruiken.