Catene omomeriche di legami intermolecolari impalcature perovskiti di germanio ottaedrico

Natura (2023) Cita questo articolo

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Le perovskiti con centri metallici a basso raggio ionico (ad esempio, le perovskiti Ge) sperimentano sia vincoli geometrici che un guadagno di energia elettronica attraverso la distorsione; per questi motivi, i tentativi di sintesi non portano a perovskiti ottaedriche [GeI6], ma piuttosto queste cristallizzano in strutture polari non perovskite1,2,3,4,5,6. Qui, ispirandoci ai principi dei sintoni supramolecolari7,8, riportiamo l'assemblaggio di un'impalcatura organica all'interno di strutture di perovskite con l'obiettivo di influenzare la disposizione geometrica e la configurazione elettronica del cristallo, con conseguente soppressione dell'espressione della coppia solitaria di Ge e modellando l'ottaedro simmetrico. Troviamo che, per produrre un legame omero non covalente esteso, il motivo organico deve possedere proprietà auto-complementari implementate utilizzando siti donatori e accettori distinti. Rispetto alla struttura non perovskite, gli ottaedri [GeI6]4− risultanti mostrano un bandgap diretto con un significativo spostamento verso il rosso (più di 0,5 eV, misurato sperimentalmente), una distorsione ottaedrica 10 volte inferiore (dedotta dai dati misurati di diffrazione dei raggi X a cristallo singolo ) e mobilità di elettroni e lacune 10 volte maggiore (stimata dalla teoria del funzionale della densità). Mostriamo che il principio di questo progetto non è limitato alle perovskiti Ge bidimensionali; lo implementiamo nel caso della perovskite di rame (anch'esso un centro metallico a basso raggio) e lo estendiamo a sistemi quasi bidimensionali. Riportiamo fotodiodi con perovskiti Ge che superano i loro analoghi non ottaedrici e di piombo. La costruzione di sottoreticoli secondari che si incastrano con una struttura inorganica all’interno di un cristallo offre un nuovo strumento sintetico per modellare reticoli ibridi con distorsione controllata e disposizione orbitale, superando le limitazioni delle perovskiti convenzionali.

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I dati cristallografici per le strutture riportate in questo articolo sono stati depositati anche presso il Cambridge Crystallographic Data Center, con numeri di deposizione indicati nelle Informazioni supplementari. I dati sono disponibili anche su richiesta.

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