Un effort de recherche tord les pérovskites aux halogénures à distance

Une équipe de recherche a découvert un nouveau processus pour induire la chiralité dans les semi-conducteurs aux halogénures pérovskites, ce qui pourrait ouvrir la porte à des applications électroniques de pointe.

Ce développement est le dernier d’une série d’avancées réalisées par l’équipe impliquant l’introduction et le contrôle de la chiralité. La chiralité fait référence à une structure qui ne peut pas être superposée à son image dans un miroir, comme une main, et qui permet un meilleur contrôle des électrons en dirigeant leur « spin ». La plupart des dispositifs optoélectroniques traditionnels utilisés aujourd’hui exploitent le contrôle de la charge et de la lumière, mais pas le spin de l’électron.

Les chercheurs ont pu créer une LED polarisée en spin à l’aide d’un semi-conducteur chiral en pérovskite en l’absence de températures extrêmement basses et de champ magnétique, comme cela avait été rapporté précédemment. La dernière avancée accélère le processus de développement de matériaux pour le contrôle de la rotation.

Les détails sont précisés dans un nouveau papier« Remote Chirality Transfer in Low-Dimensional Hybrid Metal Halide Semiconductors », publié dans la revue Chimie naturelle. La clé consistait à introduire une molécule chirale avec un groupe de tête différent dans la pérovskite.

La molécule chirale ne s’intègre pas intentionnellement dans le réseau pérovskite mais « tord » la structure depuis la surface. La molécule chirale transfère ses propriétés à plusieurs cellules unitaires ou couches profondément dans la structure pérovskite. Cette torsion peut être contrôlée en employant des molécules chirales gauches ou droites dans les joints de grains et les surfaces d’un film de pérovskite, qui contrôlent les propriétés de spin en conséquence.

De telles structures torsadées permettent des fonctionnalités uniques pour les applications énergétiques où le contrôle de spin ajoute un potentiel supplémentaire en agissant comme des filtres de spin électroniques.

Md Azimul Haque, le premier auteur de l’article, a déclaré que l’introduction de la chiralité dans les semi-conducteurs pérovskites de basse dimension inclut généralement la présence d’une molécule chirale dans le réseau pérovskite, qui nécessite une analyse approfondie à chaque fois que l’on modifie la composition de la molécule chirale.

La capacité d’une molécule chirale proximale à transférer ses propriétés sans modifier la composition de la pérovskite rend le processus simple, plus rapide et moins limitant sur la composition, a-t-il déclaré.

« Nous pouvons désormais créer très facilement des matériaux aux propriétés connues avec une chiralité accrue par rapport aux méthodes traditionnelles », a déclaré Haque, chercheur postdoctoral. « La prochaine étape consiste à expérimenter ces matériaux et à les intégrer dans de nouvelles applications. »

Les pérovskites hybrides font référence à une structure cristalline contenant à la fois des composants inorganiques et organiques. Dans d’autres semi-conducteurs, comme ceux en silicium, le matériau est purement inorganique et rigide. Les pérovskites hybrides sont molles et plus flexibles, « donc une molécule torsadée à la surface étendra l’effet plus profondément dans ce semi-conducteur que dans la plupart des semi-conducteurs inorganiques rigides », a déclaré Joey Luther, chercheur principal au National Renewable Energy Laboratory (NREL). camarade et auteur correspondant.

« Il s’agit d’une nouvelle façon d’induire la chiralité dans les pérovskites aux halogénures », a déclaré Luther, « et cela pourrait conduire à des technologies que nous ne pouvons pas vraiment imaginer mais qui pourraient se situer quelque part dans le sens des caméras polarisées, des écrans 3D, du transfert d’informations de spin, des systèmes optiques. le calcul, ou une meilleure communication optique – des choses de cette nature.