Samoregenerująca elektronika. Nanokryształy perowskitów, które zachowują się niesamowicie

Izraelscy naukowcy pracują nad samoregenerującymi nanokryształami, które można wykorzystać w urządzeniach elektronicznych nowej generacji.
Perowskity pozwolą na tworzenie samoregenerujących materiałów
Perowskity pozwolą na tworzenie samoregenerujących materiałów

Współczesna elektronika ma określoną żywotność. Kiedy telewizor się zużyje lub zepsuje, trzeba go wymienić na nowy. Kiedy ekran smartfona się stłucze, nie ma innej opcji niż wymienić go. Samoregenerujące materiały mogą istniejący stan rzeczy zmienić. To, co jeszcze wczoraj było domeną filmów SF, wkrótce może stać się rzeczywistością.

Coraz bliżej przełomu są naukowcy z Technion, czyli Israel Institute of Technology, którzy opracowali przyjazne dla środowiska nanokrystaliczne półprzewodniki zdolne do samoregeneracji. Wyniki badań zostały opublikowane w Advanced Functional Materials.

Przełom w pracach nad samoregenerującymi materiałami

Głównym aktorem badań naukowców z Technion pod kierownictwem prof. Yehonadava Bekensteina były samoregenerujące perowskity. Materiały te, które odkryto w 1839 r., od razu przyciągnęły uwagę naukowców z całego świata ze względu na unikalne właściwości elektryczne. Izraelscy uczeni badają perowskity bezołowiowe – w przeciwieństwie do stosowanych dzisiaj w panelach słonecznych perowskitów opartych na ołowiu. Naukowcy syntetyzują nanokryształy i dobierając ich skład, kształt i rozmiar, mogą wpływać na właściwości fizyczne materiału.

Czytaj też: Perowskity będą coraz lepsze. Nowa technika ujawnia ich szczegóły

Nanocząstki perowskitów zostały stworzone w laboratorium prof. Bekensteina w krótkim procesie, który polega na podgrzewaniu materiału do 100oC przez kilka minut. Kiedy zbadano go za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM), odkryto niezwykłe zjawisko. Wykorzystywana w TEM wysokonapięciowa wiązka elektronów powoduje powstawanie w nanokryształach defektów i dziur. Teraz udało się zaobserwować, jak oddziałują one z otoczeniem.

Uczeni odkryli, że dziury elektronowe mogą poruszać się swobodnie w obrębie nanokryształu, ale omijają jego krawędzie. Okazało się, że dziury tworzą się na powierzchni nanocząstek, a następnie przemieszczają się do wewnętrznych obszarów stabilnych energetycznie. Wysnuto hipotezę, że przyczyną takiego stanu rzeczy jest występowanie cząsteczek organicznych na powierzchni nanokryształów – po ich usunięciu, kryształy spontanicznie “wyrzucały” dziury na powierzchnię, powracając do swojej niezmienionej struktury. Mówiąc wprost: powłoka naprawiła się sama.

Odkrycie to jest krokiem w stronę opracowania samoleczących materiałów. Naukowcy mają nadzieję, że uda się je zaimplementować do przyszłych ogniw fotowoltaicznych, ale nie tylko.