Un equipo de investigadores de la Universidad de Jilin ha presentado una novedosa estrategia que utiliza la ingeniería de presión para identificar los sitios de interacción orgánica-inorgánica en perovskitas híbridas no unidas por enlaces de hidrógeno. Este enfoque no solo ofrece pautas valiosas para el diseño de materiales con propiedades ópticas específicas, sino que también proporciona nuevos conocimientos sobre los mecanismos fotofísicos en perovskitas híbridas.
Guanjun Xiao, profesor del Laboratorio Estatal de Materiales Superduros de la Universidad de Jilin y líder del estudio, destacó que «las investigaciones previas se habían centrado principalmente en el impacto de las interacciones por enlaces de hidrógeno en las propiedades fotofísicas de las perovskitas híbridas». Según Xiao, la falta de exploración de los mecanismos de interacción en perovskitas híbridas no unidas por enlaces de hidrógeno había obstaculizado el diseño preciso de materiales con propiedades específicas.
Avances en el estudio de perovskitas híbridas
El equipo de investigación se propuso investigar los sitios específicos en la perovskita híbrida no unida por enlaces de hidrógeno, (DBU)PbBr3, utilizando la ingeniería de alta presión. Su estudio reveló que la disposición espacial de los pares atómicos más cercanos de Br y N es el principal factor que influye en las interacciones orgánicas-inorgánicas.
Los investigadores lograron sintetizar microrodillos de (DBU)PbBr3 mediante el método de inyección en caliente y llevaron a cabo una investigación sistemática sobre sus propiedades ópticas y estructurales bajo alta presión. Durante sus experimentos, descubrieron que la emisión del material mostraba una mejora y un desplazamiento azul bajo presión, con un rendimiento cuántico de fotoluminiscencia calculado del 86.6% a 5.0 GPa. Además, las mediciones de la vida útil de la fotoluminiscencia confirmaron que la recombinación no radiante se suprimía bajo presión.
El estudio identificó también un modo Raman anormalmente mejorado en el rango de presión donde ocurre la mejora de emisión. «Esto sugiere una posible conexión entre ambos fenómenos», señaló Xiao. El equipo analizó el origen del modo Raman, identificándolo como correspondiente a las interacciones orgánico-inorgánicas, posiblemente relacionadas con la interacción N-Br.
Los investigadores también analizaron la evolución estructural bajo presión y realizaron cálculos de primeros principios, confirmando que los factores primarios que influyen en la fuerza de interacción son la disposición espacial de los átomos de N y Br, incluida su distancia y ángulo dihedral. La transición de fase isoestructural que ocurre a 5.5 GPa marcó un punto de inflexión en la tendencia evolutiva, como señaló Xiao. El cambio en la dirección de compresión primaria inicialmente incrementaba la fuerza de interacción orgánica-inorgánica, que luego disminuía, alineándose con la evolución de las propiedades ópticas.
Estos hallazgos llenan un vacío crucial en la comprensión del mecanismo de interacción orgánica-inorgánica en haluros híbridos no unidos por enlaces de hidrógeno, proporcionando directrices valiosas para el diseño de materiales con un rendimiento óptico específico.
