Le perovskiti ibride organiche-inorganiche sono materiali semiconduttori cristallini che stanno dimostrando un enorme potenziale per la realizzazione di celle solari a basso costo e ad alta efficienza. Lo studio del Politecnico di Milano, da poco pubblicato sulla prestigiosa Angewandte Chemie International Edition della Societa’ Chimica Tedesca, in collaborazione con l’Universita’ degli Studi di Milano-Bicocca, ha dimostrato come l’uso di cationi organici fluorurati, oltre a conferire alle perovskiti ibride organiche-inorganiche proprieta’ idrorepellenti e una notevole stabilita’ alle diverse condizioni atmosferiche, puo’ essere anche un metodo innovativo per controllarne la struttura e le proprieta’ optoelettroniche. Le perovskiti ibride organiche-inorganiche, infatti, sono una classe di materiali semiconduttori costituiti da piccoli cationi organici e alogenuri metallici, ma seppure potenzialmente molto interessanti la loro commercializzazione su larga scala e’ oggi ostacolata principalmente dalla loro bassa stabilita’ all’aria e all’umidita’. Inoltre, la presenza di difetti, ovvero imperfezioni del reticolo cristallino, puo’ generare degli “stati trappola” che interferiscono con il movimento dei portatori di carica (elettroni e lacune) generati dalla luce all’interno del materiale, intrappolandoli e provocando cosi’ perdite di energia elettrica.
I ricercatori hanno dimostrato che grazie alle interazioni fluoro-fluoro e alla segregazione delle porzioni fluorurate, la struttura ordinata del materiale viene mantenuta anche ad alte temperature, quando il materiale stesso e’ nello stato fuso e da’ luogo a un comportamento liquido cristallino (LC). Questo rappresenta un aspetto molto importante perche’ puo’ essere alla base di altri fenomeni come la ferroelettricita’ e il ferromagnetismo. “Le perovskiti liquido-cristalline hanno quindi proprieta’ ottiche ed elettriche uniche che le rendono molto attraenti anche per applicazioni optoelettroniche aldila’ del fotovoltaico, come LED, fotorivelatori, sensori e transistor, e supercondensatori con prestazioni eccezionali”, sottolinea Pierangelo Metrangolo del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano e primo firmatario del lavoro. “Lo studio potrebbe perciò aprire nuove prospettive all’impiego di perovskiti liquido-cristalline in ambito fotovoltaico e nello sviluppo di dispositivi optoelettronici ad alta efficienza. I nostri risultati gettano nuova luce sulla chimica e sulle relazioni struttura-proprieta’ nel panorama in evoluzione delle perovskiti ad alogenuri metallici, riportando il primo caso di materiale perovskitico liquido-cristallino, andando cosi’ oltre la visione limitata alle classiche perovskiti prevalentemente cristalline”, conclude Gabriella Cavallo del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano, co-firmataria del lavoro.
