Od lat mówi się, że perowskity mogą zrewolucjonizować fotowoltaikę, wyświetlacze czy diody LED. Takie zapowiedzi wracają regularnie jak bumerang, bo za każdym razem na drodze staje ten sam problem: niezwykłe właściwości idą w parze z delikatną, jonową strukturą, która nie znosi brutalnych zabiegów litografii. Lasery, silne rozpuszczalniki i agresywne wywoływacze, świetnie działają na krzem, ale w przypadku ultracienkich perowskitów zachowują się jak młot w jubilerskim warsztacie. Właśnie tutaj pojawia się fascynujący obszar badań nad perowskitami halogenkowymi ołowiu, które od lat obiecują rewolucję, ale w praktyce napotykają na poważne bariery.
Międzynarodowy zespół badaczy połączył siły, aby znaleźć rozwiązanie tego kluczowego problemu. Naukowcy z University of Science and Technology of China, ShanghaiTech University oraz Purdue University zaprezentowali nowatorską metodę samo-trawienia, umożliwiającą precyzyjne wzorowanie tych kruchych materiałów. Ich praca, opublikowana 14 stycznia 2026 roku w czasopiśmie Nature, sugeruje, że możemy właśnie stać u progu znaczącej zmiany.
Perowskity halogenkowe ołowiu napotykają mur w postaci tradycyjnej litografii
Dwuwymiarowe perowskity mają znakomite właściwości optoelektroniczne, które są idealne do zastosowań w wyświetlaczach, diodach LED czy ogniwach słonecznych. Jednak ich miękka i niestabilna natura sprawia, że standardowe procesy produkcyjne po prostu je niszczą. Konwencjonalna fotolitografia, zaprojektowana dla twardych, nieorganicznych materiałów krzemowych, jest dla nich zbyt agresywna. Stosowane w niej lasery oraz silne chemikalia prowadzą do niekontrolowanych uszkodzeń delikatnej struktury krystalicznej. To fundamentalne ograniczenie przez lata blokowało drogę do praktycznego wykorzystania ogromnego potencjału tych materiałów.
Czytaj też: Obiecujące ogniwa słoneczne niszczył jeden dodatek. Usunęli go, a wydajność skoczyła
Nowa technika radykalnie odwraca dotychczasowe podejście. Zamiast atakować materiał z zewnątrz, badacze postanowili wykorzystać naprężenia, które naturalnie kumulują się wewnątrz rosnącego kryształu perowskitu. Można to porównać do precyzyjnego kierowania pęknięciem w szkle wzdłuż niewidocznej linii. Kluczem było zastosowanie łagodnego roztworu ligand-izopropylowego alkoholu, który aktywuje proces trawienia tylko w specyficznych, zaprogramowanych wcześniej miejscach. W efekcie w materiale powstają idealnie jednolite, kwadratowe otwory, które następnie można wypełnić innym rodzajem perowskitu, tworząc gładkie, atomowej precyzji połączenia.
Czytaj też: Przemysł od 200 lat wytwarza parę tak samo. Teraz jedna firma chce to zrobić bez spalania czegokolwiek
W praktyce specjalistom udało się stworzyć coś na kształt barwnej mozaiki na jednej płytce. Różne jej regiony, złożone z odmiennych materiałów perowskitowych, emitują światło o zróżnicowanej barwie i intensywności. Zespół był w stanie wytworzyć struktury przypominające pojedyncze piksele, których właściwości luminescencyjne dają się precyzyjnie kontrolować. Zhang Shuchen, główny autor badania, powiedział dla agencji Xinhua, że “praca otwiera nową platformę materiałową i ścieżkę projektową dla wysokowydajnych urządzeń luminescencyjnych i wyświetlających”.
Czy to realna alternatywa dla kosztownej litografii EUV?
Z szerszej perspektywy metoda samo-trawienia dotyka dwóch tematów, które od kilku lat przewijają się w dyskusjach o przyszłości mikroelektroniki. Pierwszy to możliwość odejścia od myślenia w kategoriach jednego domyślnego materiału, jakim przez dekady był krzem. Dwuwymiarowe perowskity halogenkowe nie zastąpią go w klasycznych procesorach czy pamięciach, ale świetnie wpisują się w rosnący segment układów, które mają przede wszystkim emitować, modulować lub wykrywać światło. Drugi temat to koszt i złożoność narzędzi litograficznych. Dzisiejsze systemy EUV są technologicznie imponujące, ale jednocześnie ekstremalnie drogie, co ogranicza liczbę firm zdolnych do udziału w tym wyścigu. Nowa technika nie jest dla nich prostym zamiennikiem, raczej równoległą ścieżką dla miękkich, jonowych materiałów, które w obecnych liniach produkcyjnych praktycznie nie mają szans.
Czytaj też: Fotowoltaika ma nowego gracza, o którym zapomnieli wszyscy eksperci. Właśnie pobił swój pierwszy rekord
Warto też pamiętać, że opisany eksperyment to dopiero poziom pojedynczych kryształów, badań mikroskopowych i precyzyjnie kontrolowanych warunków w laboratorium. Pomiędzy taką demonstracją a stabilną linią produkcyjną stoją kwestie powtarzalności procesu, skalowalności do większych powierzchni, zgodności z istniejącą infrastrukturą oraz, co szczególnie trudne w przypadku perowskitów, długoterminowej stabilności pod wpływem wilgoci, tlenu i podwyższonej temperatury. Historia ogniw perowskitowych pokazała już, że przełożenie rekorodowych wyników z laboratoriów na dachy domów zajmuje lata. Tym bardziej warto więc śledzić, czy wygryzający się sam perowskit zostanie z nami na dłużej, czy pozostanie efektowną ciekawostką z podręczników do inżynierii materiałowej.