Onderzoekers van Skoltech en Ludwig Maximilians-Universität (LMU) in Duitsland hebben de fundamentele eigenschappen van halide perovskiet nanokristallen bestudeerd, een veelbelovende klasse van opto-elektronische materialen. Met een combinatie van theorie en experiment, ze waren in staat om een ​​ingewikkeld verband tussen compositie, door licht geïnduceerde roosterdynamiek, en stabiliteit van de materialen. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Perovskiet nanokristallen (PNC's) zijn halfgeleider nanokristallen die, dankzij hun unieke eigenschappen, hebben een aantal toepassingen gevonden in de opto-elektronica, bijvoorbeeld, in lasers en leds. PNC's hebben een veel hogere kwantumopbrengst van fotoluminescentie in vergelijking met bulkmaterialen. Bovendien, op nanoschaal kan de kwantumopsluiting worden bereikt, die zou kunnen worden gebruikt als een extra middel om optische eigenschappen van dergelijke materialen af ​​te stemmen. Metaalhalogenide-perovskieten hebben elektronische eigenschappen waardoor de optische eigenschappen van nanokristallen die van deze materialen zijn gemaakt, beter bestand zijn tegen defecten dan andere halfgeleidende materialen.

Universitair docent aan het Skoltech Center for Energy Science and Technology (CEST) Sergey Levchenko en zijn collega's gebruikten atomistische modellering om de resultaten van femtoseconde pomp-sonde spectroscopie te verklaren, een methode die het mogelijk maakt om roosterdynamiek in realtime te observeren. Ze bestudeerden de coherente trillingsdynamiek van het rooster - hoe de atomaire structuur van PNC's evolueert na excitatie met een laserpuls met een duur die korter is dan de periode van trillingsmodi - voor hybride halide-PNC's.

Ze vonden, onder andere, dat energieoverdracht tussen vibratiemodi in op jodium gebaseerde perovskiet-nanokristallen veel meer uitgesproken is dan in op broom gebaseerde kristallen vanwege een verschil in interactie tussen het anorganische raamwerk en de organische groep in organisch-anorganische halogenide-PNC's.

"Deze resultaten effenen de weg naar een rationele controle over fundamentele eigenschappen van dergelijke PNC's, inclusief energieoverdracht bij optische excitatie en relaxatie van de ladingsdrager, via compositieveranderingen, ' zegt Levchenko.