Дорогие друзья! ✨
🎆 В Новом году всегда есть место открытиям, выходящим за рамки привычных представлений о мире. Этот Новый год не стал исключением!

В нашем новом посте мы хотим рассказать вам об одном уникальном применении мономолекулярных плёнок на границах раздела, где бок о бок уживаются работа с фундаментальными свойствами поверхности и погоня за высокими КПД реальных промышленных устройств. Речь пойдёт о роли интерфейсов в перовскитных солнечных батареях 🔋☀️

Известно, что, обладая прекрасными фотоэлектрическими свойствами, перовскиты остаются материалами, чувствительными к внешним воздействиям. Особенно это проявляется в тонких плёнках, формируемых на активных проводящих подложках. Оказывается, что при росте перовскитного кристалла на активном проводящем модуле ситуация на границе раздела оказывается практически неконтролируемой: на развитой поверхности начинается хаотическое зародышеобразование, в результате чего формируется дефектная и мелкозернистая плёнка!

Именно на этом этапе самоорганизующиеся монослои (SAM) вступают в игру и начинают напрямую управлять свойствами интерфейса. Молекулы SAM заполняют поверхность подложки и делают её энергетически более однородной. К примеру, якорные группы фосфоновых кислот –PO₃H₂ особенно хорошо подходят для оксидных проводников и эффективно стабилизируют интерфейс. В результате снижается плотность центров нуклеации, а перовскитная плёнка формируется из более крупных кристаллитов с меньшей степенью дефектности! Кроме того, использование азотсодержащих терминальных групп молекул (алифатические амины, пиридин или имидазол) в составе SAM позволяют формировать плёнки перовскитов с необходимой предпочтительной ориентацией кристаллов за счёт координации ионов свинца и взаимодействия с галогенами 💎

Авторы обзора неслучайно в названии работы именно так описывают роль SAM в перовскитных батареях - Interface Engineering Nanomaterials, так как, помимо влияния на энергетический ландшафт поверхности, самоорганизующиеся монослои способны ещё и управлять электрическими свойствами устройства ⚙️💡

Всё дело в сопряжённых системах функциональных групп, составляющих спейсерный фрагмент молекул. Вариация его структуры позволяет настраивать дипольный момент молекулы, а в составе монослоя формируется межфазный слой ориентированных диполей. При удачном подборе спейсерной части, например с использованием карбазольных фрагментов, возникает эффективный мостик между проводящей подложкой и перовскитной плёнкой. Такой межфазный слой снижает барьер переноса электронов и дырок, подавляет межфазную рекомбинацию и выравнивает энергетические уровни соседних материалов⚡

Таким элегантным образом авторы замечательного обзора доказывают, как можно решать целый спектр задач в реальном электронном устройстве настройкой физики и химии поверхности с помощью мономолекулярных плёнок на межфазных границах!🔬✨