تصویربرداری زیر مقیاس آنگسترومی از پروسکایت‌های هیبریدی دوبعدی

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور تصویربرداری غیرتهاجمی از لایه‌های آلی و شبکه غیرآلی زیرین پروسکایت‌های هیبریدی دوبعدی را در مقیاس زیر آنگستروم انجام داده‌اند.

در چند سال گذشته شاهد افزایش علاقه تحقیقاتی در سراسر جهان و رشد سریع در زمینه پروسکایت‌های هالید دوبعدی رادلزدن-پوپر (RPPs) بوده‌ایم. RPP‌های دوبعدی نوعی بلور پروسکایتی با برهمکنش جدید نور-ماده و افزایش قابل توجه پایداری نوری و شیمیایی هستند. آن‌ها دارای لایه‌های آلی عایق هستند که بین چارچوب‌های هالید سرب غیر آلی رسانا قرار گرفته‌اند.

با این حال، ماهیت عایق و نرمی لایه‌های آلی و چارچوب معدنی دفن شده است که تعیین آرایش اتمی فضایی و درک خواص مربوط به این لایه‌ها در RPP‌های دوبعدی را به چالش می‌کشد. تصاویر میکروسکوپی از چیدمان اتمی در RPP‌های دوبعدی هنوز وجود ندارد. پرداختن به این جنبه نه تنها برای درک اساسی و کنترل بار، دینامیک اکسایتون و سایر پدیده‌های کوانتومی مهم است، بلکه برای کاربرد‌های فناورانه آن‌ها در دستگاه‌های فتوولتائیک و اپتوالکترونیک حیاتی است.

یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه ملی سنگاپور به سرپرستی دانشیار پروفسور جیونگ لو، با همکاری گروه تحقیقاتی پروفسور کیان پینگ لو، هر دو از گروه شیمی، روشی را برای تصویربرداری غیرتهاجمی از لایه‌های آلی بالایی و لایه‌های زیرین شبکه معدنی در RPP دوبعدی در مقیاس زیر آنگستروم ارائه کردند.

محققان از ترکیبی از میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی (STM) و روش‌های مختلف تصویربرداری استفاده کردند. نتایج STM بازسازی اتمی شبکه سرب-هالید معدنی را نشان داد، در حالی که تصویربرداری ncAFM، تصویر لایه‌های آلی بالایی و آرایش آن را با توجه به شبکه معدنی زیرین با وضوح زیر آنگستروم امکان‌پذیر می‌سازد.

با استفاده از روش میکروسکوپ نیروی کاوشگر کلوین (KPFM)، این تیم همچنین تصویربرداری در مقیاس اتمی از تغییرات پتانسیل الکترواستاتیک بین جفت‌های کاتیون‌های بوتیل آمونیوم را انجام دادند. جالب توجه است، این تصاویر کانال‌های حفره‌ای و الکترونی شبه یک بعدی متناوب را در مرز‌های بین دامنه‌ای همسایه نشان داد. این ساختار‌ها به طور بالقوه می‌توانند انتشار اکسایتون در فواصل طولانی را برای افزایش عملکرد دستگاه‌های فتوولتائیک و اپتوالکترونیک مبتنی بر پروسکایت فراهم کنند.

پروفسور لو گفت: «یافته‌های ما نه تنها بینش جدیدی در مقیاس نانو را در مورد ساختار حالت پایه موتیف‌های آلی و معدنی در RPP به ارمغان آورد، بلکه درک جدیدی از مکانیسم جداسازی کارآمد جفت‌های الکترون-حفره برانگیخته شده و انتقال اکسایتون ایجاد می‌کند.»