Sintesi, caratterizzazione e proprietà di perovskiti ibride 2D chirali

Negli ultimi anni il ruolo delle perovskiti ibride piombo-alogenate, 3D e a ridotta dimensionalità, è cresciuto esponenzialmente sia in termini di ricerca che nelle applicazioni, prevalentemente optoelettroniche, legate al carattere semiconduttivo di tali materiali e al grande incremento dell’efficienza delle celle solari basate su di essi. Il fascino di questi materiali sta in gran parte nella possibilità di modularne le proprietà modificandone la componente inorganica o il tipo di catione organico. La variazione dell’alogeno nella parte inorganica consente un fine controllo del band gap del materiale, mentre la variazione del catione organico consente, specialmente nelle perovskiti 2D, di modulare le proprietà elettroniche per arrivare alle migliori performance del materiale come strato attivo di dispositivi diversi. In questo lavoro la funzionalizzazione che si è voluta introdurre è la rottura della simmetria di inversione e il trasferimento di chiralità alla struttura perovskitica mediante l’utilizzo di molecole organiche dotate di un centro stereogenico. L’introduzione di chiralità strutturale in un semiconduttore può consentire di sfruttare le stesse proprietà optoelettroniche delle normali perovskiti ibride semiconduttive ma con in più la selezione di uno stato di polarizzazione della luce e dello spin dei carrier fotogenerati in base all’elicità del materiale. Per studiare le proprietà di tali perovskiti con cationi organici chirali sono state sintetizzate le tre coppie di enantiomeri (R-/S-XMBA)2PbI4 con X = -F, -Cl e -Br utilizzando i cationi chirali 1-(4-fluorofenil)etanammina, 1-(4-clorofenil)etanammina e 1-(4-bromofenil)etanammina. Nei materiali ottenuti è stata verificata la rottura della simmetria di inversione dal momento che la risoluzione della struttura cristallina ha rivelato un gruppo spaziale P1 (No. 1). Oltre a ciò, il trasferimento di chiralità alla struttura elettronica è stato confermato dal calcolo della stessa mediante DFT e dalla registrazione e analisi dei segnali dicroici.