Les matériaux optiques chiraux ont attiré une grande attention dans plusieurs disciplines en raison de leur large valeur d’application dans des domaines tels que la télédétection, l’affichage tridimensionnel, la communication d’informations et le stockage d’informations optiques. Avec la forte demande de matériaux stables et respectueux de l’environnement, les doubles pérovskites aux halogénures bidimensionnelles, chirales et sans plomb devraient générer de riches propriétés chiroptiques et optoélectroniques.
Cependant, les doubles pérovskites chirales sans plomb sont rares. Le principal défi est qu’il n’existe qu’un seul type de cation organique A dans la couche intermédiaire des pérovskites doubles A4BIBIIIX8 (A est un cation organique, BI et BIII sont des cations métalliques, X est un halogène) et le domaine sélectif des cations chiraux A dans les pérovskites doubles est limité par la largeur de l’intercalaire organique.
Dans une étude publiée dans Chimieun groupe de recherche dirigé par le professeur Luo Junhua de l’Institut de recherche du Fujian sur la structure de la matière de l’Académie chinoise des sciences a proposé une stratégie d’intercalation de cations achiraux-chiraux pour concevoir rationnellement une série de nouvelles pérovskites doubles aux halogénures énantiomères sans plomb avec des caractéristiques asymétriques et caractéristiques bifonctionnelles chirales.
Grâce à la stratégie d’intercalation des cations achiral-chiral, les chercheurs ont réalisé la conservation de la charge et l’équilibre global des obstacles stériques. L’arrangement des cations intercalés d’origine a été modifié, passant d’un cation unique A à divers cations A+A￠, où A’ représente des cations achiraux abondants.
Les chercheurs ont ensuite synthétisé six nouveaux pérovskites doubles aux halogénures sans plomb énantiomères (R/S-PPA)2(BA)2AgBiBr8, (R/S-PPA)2(BrPA)2AgBiBr8 et (R/S-PPA)2(Br- EA)2AgBiBr8, démontrant la faisabilité de cette stratégie de synthèse.
L’analyse par diffraction des rayons X sur monocristal a montré que les cations achiraux et chiraux s’agencent alternativement et se connectent à diverses interactions intermoléculaires non covalentes telles que CH···π, π···π, CH···Br. Ces interactions font coexister de manière stable et harmonieuse les cations organiques chiraux et les cations organiques achiraux dans les pérovskites doubles aux halogénures chiraux.
Une analyse plus approfondie a montré que les composés chiraux pourraient préférer posséder une structure plus déformée en raison de leurs caractéristiques asymétriques naturelles. Des distorsions structurelles plus importantes entraînent généralement des symétries cristallines plus faibles, induisant une rupture d’asymétrie et ouvrant ainsi la voie à la génération de signaux de dichroïsme circulaire (CD) et de génération de seconde harmonique (SHG).
En prenant comme exemple les composés (R/S-PPA)2(Br-EA)2AgBiBr8, les chercheurs ont découvert qu’ils présentent une forte réponse optique non linéaire jusqu’à deux fois supérieure à celle des cristaux non linéaires KH2PO4 de pointe, ainsi qu’une structure circulaire robuste. signaux de dichroïsme dans la région visible.
Cette étude propose une nouvelle approche pour explorer les doubles pérovskites chirales aux halogénures sans plomb.
Plus d’information:
Tingting Zhu et al, Conception rationnelle de pérovskites doubles énantiomères sans plomb par intercalation de cations achiral-chiral, Chimie (2023). DOI : 10.1016/j.chempr.2023.11.010