Die Yin-Yang-Theorie ist eine alte chinesische Philosophie, in der Yin-Yang-Kräfte voneinander abhängig sind und gegeneinander arbeiten, um ein Gleichgewicht zu schaffen.
Inspiriert von dieser alten Theorie hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Guo Xin und Prof. Li Can vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinese Academy of Sciences (CAS) kürzlich den Ursprung der Stabilität von Dion aufgedeckt –Jacobson (DJ)-Phase zweidimensionale (2D) Perowskit-Materialien.
Ihre Ergebnisse wurden in veröffentlicht Joule.
DJ-2D-Perowskite, eine Klasse von organisch-anorganischen Hybrid-Perowskitmaterialien, wurden in großem Umfang für verschiedene optoelektronische Anwendungen verwendet.
Im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Perowskiten mit intrinsisch geringer Stabilität sind 2D-Perowskite einschließlich der Ruddlesden-Popper(RP)-Phase und der DJ-Phase aufgrund ihrer erhöhten Stabilität attraktiver, insbesondere DJ-2D-Perowskite auf der Basis von organischen Diammoniumkationen und anorganischen Bleiiodidoktaedern, die dies aufweisen höhere strukturelle Stabilität als RP.
Einige DJ-2D-Perowskite sind jedoch nicht robust und werden sogar noch leichter abgebaut als RP-2D-Pendants, was zu einer Kontroverse über ihre Stabilität geführt hat. Diese widersprüchlichen Forschungsergebnisse haben Wissenschaftler veranlasst, den Stabilitätsmechanismus von DJ-2D-Perowskiten mit verschiedenen Diammoniumkationen eindeutig aufzuklären.
In dieser Studie zeigten die Forscher, dass die Stabilität von DJ-2D-Perowskiten durch die Starrheit organischer Diammoniumkationen bestimmt wurde, die eine Co-Adaption von organischen und anorganischen Komponenten zur Stabilisierung der 2D-Struktur induzieren könnten. Insbesondere die mittlere Kationenstarrheit ermöglichte es organischen Diammoniumverbindungen und anorganischen Oktaedern, ihre Geometrien in gegenseitiger Anpassung zu regulieren, um einen stabilisierten Zustand zu erreichen.
Dieser Mechanismus kann Forschern, die die Stabilität von DJ-2D-Perowskiten bewusst manipulieren möchten, eine Orientierungshilfe bieten, indem sie die Kationenstarrheit anpassen.
„Ähnlich wie die beiden Parteien in der Yin-Yang-Theorie sind organische Kationen und anorganische Oktaeder in DJ-2D-Perowskiten durch alternierende Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden, und wenn beide Teile ihre Geometrie anpassen können, um sich aneinander anzupassen, sind starke Verbindungen wünschenswert“, sagte Prof Guo. „Auf diese Weise würden organische Kationen mit mäßiger Starrheit eine entscheidende Rolle im Prozess der gegenseitigen Koordination spielen, weil sie einen gewissen Freiheitsgrad haben, um die Geometrie zu regulieren, und der anorganische Teil auch seine Konfiguration entsprechend ändern kann.“
Mehr Informationen:
Yang Liu et al., Offenlegung des Stabilitätsursprungs von Dion-Jacobson-2D-Perowskiten mit organischen Kationen unterschiedlicher Steifigkeit, Joule (2023). DOI: 10.1016/j.joule.2023.03.010