Ułatwienia dostępu

Skip to main content

O Instytucie

Temperature and volumetric effects on structural and dielectric properties of hybrid perovskites

14 wrzesień 2024

Tytuł: Temperature and volumetric effects on structural and dielectric properties of hybrid perovskites

Autorzy: A. Nowok, S. Sobczak, K. Roszak, A. Z. Szeremeta, M. Mączka, A. Katrusiak, S. Pawlus, F. Formalik, A. J. B. dos Santos, W. Paraguassu, A. Sieradzki

Czasopismo: Nature Communciations

DOI: 10.1038/s41467-024-51396-5

Maczka 3 opis

Niniejsza publikacja prezentuje najnowsze wyniki współpracy prof. Mączki.  Duża grupa badawcza pracowała nad zrozumieniem wpływu temperatury i ciśnienia zewnętrznego na dynamikę kationów molekularnych w perowskitach trójwymiarowych (3D). Perowskity 3D z monoatomowymi (halogenki) lub wieloatomowymi anionami (mrówczany, cyjanki, dicyjanamidy itp.) są związkami o różnorodnych zastosowaniach. W opublikowanej pracy badania skupiały się na dwóch reprezentatywnych związkach należących do tej rodziny, mianowicie na mrówczanie manganu (II) z kationem formamidyniowym (FMDMnF) oraz acetamidyniowym (ACEMnF).   

Stosując metodę dyfrakcji rentgenowskiej oraz spektroskopii Ramana wykazano, iż obydwa związki wykazuję szereg przemian fazowych indukowanych ciśnieniem. Odkryto, iż AceMn jest bardzo rzadkim przykładem związku wykazującego nietypową przemianę indukowaną ciśnieniem, która prowadzi do podwyższenia symetrii. Najciekawszym osiągnięciem tych badań jest jednak wyjaśnienie sprzecznego z intuicją zachowania relaksacji dielektrycznej w funkcji temperatury i ciśnienia. Relaksacja ta jest związana z dynamiką kationów organicznych a przeprowadzone badania wykazały, iż podczas gdy temperatura bardzo silnie wpływa na czasy relaksacji, wpływ ciśnienia na relaksację jest nieznaczny. To odkrycie wydaje się dosyć nieoczekiwane, biorąc pod uwagę mechanizm leżący u podstaw zjawiska relaksacji w tych materiałach oraz fakt, iż ciśnienie ma znacznie silniejszy wpływ na ich właściwości strukturalne  (np. objętość luk obsadzanych przez kationy i siłę wiązań wodorowych) w porównaniu z temperaturą. Uzyskane wyniki eksperymentalne i teoretyczne pozwoliły zrozumieć, że dla perowskitów 3D są dwa znaczące wkłady do ralaksacji, termiczny i objętościowy, lecz pierwszy z nich ma decydujący wpływ.  Dlatego też w wysokich temperaturach podsieć perowskitowa ma wystarczająco dużo energii termicznej aby dostosować się do różnych orientacji kationów organicznych, nawet w warunkach wysokiego ciśnienia. Jednak strukturalna “giętkość” struktury bardzo silnie maleje wraz z obniżaniem temperatury, prowadząc do dramatycznego spowolnienia dynamiki  kationów ulokowanych w lukach perowskitowych.


unia flaga