Pesquisa investigou efeitos de diferentes cátions A na formação e estabilidade de APbI₃

A instabilidade intrínseca – devida à migração de íons e a distorções na estrutura – e extrínseca – pela infiltração de água, temperatura e exposição ao ar, dentre outros fatores – de perovskitas APbI₃ é um desafio importante a ser superado para aplicações em larga escala desses materiais. Até o momento, por exemplo, a vida útil de células solares de perovskita fica em torno de um ano, o que é uma barreira ao seu uso comercial.

Em relação à instabilidade intrínseca, achados experimentais vêm evidenciando o papel crucial do cátion A nas propriedades estruturais e estabilidade de compostos APbI₃. Como a flexibilidade estrutural das perovskitas permite a utilização de diferentes cátions, há grande interesse na ampliação do conhecimento atomístico desses materiais, relacionado às propriedades optoeletrônicas, à estabilidade, bem como aos efeitos do tamanho do cátion A, sua forma, como interage com a parte inorgânica formada por octaedros PbI₆, dentre outros aspectos.

Visando justamente ampliar esse conhecimento atomístico relacionado aos efeitos estruturais e optoeletrônicos de diferentes cátions A em perovskitas APbI₃, pesquisadores da divisão de Ciência Computacional de Materiais e Química (CMSC) do CINE utilizaram cálculos da DFT (Teoria do Funcional da Densidade) para estudo de perovskitas APbI₃ com os cátions A: de césio (Cs⁺), amônio (NH₄⁺), metilamônio (CH₃NH₃⁺), formamidínio (NH₂(CH)NH₂⁺) e dabcônio (C₆H₁₃N₂⁺).

Os resultados obtidos explicam os achados experimentais, mostrando que mudanças ambientais na coordenação local e interações não covalentes são cruciais na entalpia de formação e na estabilidade energética relativa.

O estudo foi publicado em setembro no periódico Physical Chemistry Chemical Physics, em artigo de autoria de Malladi Srikanth, pesquisador de pós-doutorado, Mailde S. Ozório, doutoranda, e Juarez Lopes Ferreira da Silva, coordenador da CMSC.

Crédito da imagem: Mailde S. Ozório