Галогенидные перовскиты – это полупроводники, кристаллическая структура которых представляет собой каркас из октаэдров, полости которых заполнены неорганическими катионами или органическими молекулами-катионами небольшого размера. Ученые используют перовскитную решетку для создания перовскитоподобных кристаллов, в которых октаэдры могут быть соединены вершинами, ребрами или гранями. Для этого при синтезе используются большие органические катионы с необычными узорами, которые наделяют такие соединения новыми квантово-механическими свойствами.
Исследователи из СПбГУ синтезировали новое перовскитоподобное соединение (с химической формулой 3-CF3pyH)2(3-CF3py)Pb3I8), которое обладает редкой сотовой структурой «кагомэ», получившей свое название в честь традиционного японского узора для плетения бамбуковых корзин. Каналы «сот» этого соединения заполнены попеременно нейтральными молекулами 3‑фторметилпиридина и соответствующими органическими катионами.
«Изучая такую экстравагантную структуру, мы поняли, что при комнатной температуре исследуемый материал не светится, тогда как при температуре жидкого азота (−196°С) обладает интенсивным свечением с широким спектром», – цитирует СПбГУ Анну Самсонову, инженера-исследователя лаборатории кристаллофотоники.
Электронные свойства «сот» были смоделированы в Университете Крита: расчеты электронной зонной структуры показали наличие топологических состояний, близких к зоне проводимости (зон «кагомэ»). Присутствие таких зон удивило ученых, поскольку соединение является представителем неметаллических и немагнитных материалов. «Надеемся, что будущие эксперименты с внешним воздействием позволят подтвердить нашу гипотезу о том, что (3-CF3pyH)2(3-CF3py)Pb3I8 является перспективным квантовым материалом», – приводит СПбГУ слова Константиноса Стомпоса, профессора Университета Крита.
Разработка может найти применение в устройствах фотоники и оптоэлектроники – от лазеров до солнечных батарей.