Typ projektu: NCN OPUS

Kierownik projektu: prof. dr hab. Mirosław Robert Mączka

Opis projektu:

Istnieje duże zapotrzebowanie na tańsze, szybsze, lepsze i oszczędzające energię wyświetlacze, źródła światła, czujniki i lasery, jak również źródła odnawialnej energii, np. urządzenia absorbujące światło słoneczne i przetwarzające je na prąd elektryczny. Aby skonstruować takie urządzenia, potrzebne są materiały o specyficznych właściwościach fizycznych i chemicznych, np. wykazujących wydajną emisję promieniowania czy silną absorpcję światła słonecznego. Takie materiały powinny być również łatwe do otrzymania i tanie. Materiały, które mają zdolność do przetwarzania światła na prąd elektryczny nazywane są fotowoltaikami a najczęściej wykorzystywanym materiałem tego typu jest krzem. Urządzenia wytwarzające prąd z pochłanianego promieniowania nazywamy ogniwami słonecznymi lub fotowoltaicznymi. Inną ważną grupą materiałów są materiały emitujące promieniowanie, gdy przepływa przez nie prąd. Tego typu materiału są min. używane do konstruowania diod elektroluminescencyjnych (w jęz. ang. LED, light-emitting diode), wykorzystywanych w wyświetlaczach (smartfonach, monitorach itp.), oświetleniu, telekomunikacji, obrazowaniu biomedycznym i wielu innych zasosowaniach. Większość materiałów luminescencyjnych i fotowoltaicznych jest trudna lub droga do otrzymania, i są to najczęściej materiały nieorganiczne. Istnieje jednak inny sposób otrzymania takich materiałów, tj. synteza hybrydowych związków organiczno-nieorganicznych zbudowanych z komponentów nieorganicznych i organicznych. Nową grupą materiałów, które są uważane za perspektywiczne materiały do konstrukcji ogniw słonecznych, są związki zbudowane z kationów dwuwartościowych (ołowiu, cyny lub germanu) połączonych z anionami chlorowców (jodu, bromu, chloru) oraz kationów organicznych lub cezu znajdujących się w porach powstałej sieci. Przewiduje się, iż te materiały będą również odgrywały ważną rolę w nowej generacji diodach elektroluminescencyjnych, czujnikach, laserach i wielu innych urządzeniach. Cechą wspólną tych materiałów jest podobna struktura i są one najczęściej nazywane perowskitami. Najważniejszymi zaletami perowskitów jest to, iż są tanie i łatwe do otrzymania oraz łatwo można je modyfikować w celu otrzymania dowolnego koloru emitowanego światła. Ponadto, absorbują one silnie promieniowanie słoneczne, umożliwiając zastosowanie ich w ogniwach słonecznych w postaci bardzo cienkich warstw. W ramach niniejszego projektu zamierzamy skupić się na związkach zawierających w strukturze jako kation organiczny protonowaną metylohydrazynę. Kilka przykładów tego typu związków odkryliśmy kilka miesięcy temu a dotychczasowe badania wykazały, iż te związki wykazują niezwykłe i interesujące właściwości, co czyni je bardzo obiecującymi materiałami funkcjonalnymi. W ramach projektu badawczego chcemy lepiej zbadać trzy znane analogi oraz otrzymać szereg nowych związków zawierających w strukturze protonowaną metylohydrazyna i charakteryzujących się różnymi strukturami i właściwościami. Zamierzamy zbadać ich właściwości strukturalne, drgania sieci krystalicznej, jak i właściwości optyczne i elektryczne w szerokim zakresie temperatury. Badania tych perowskitów pozwolą uzyskać odpowiedź na szereg pytań, m.in. jak modyfikacja składu chemicznego wpływa na ułożenie elementów struktury, siłę wiązań i właściwości. To z kolei pozwoli nam na racjonalne projektowanie nowych związków o lepszych właściwościach fizykochemicznych, przede wszystkim optycznych.