排列纳米晶体的新技术提高了太阳能电池的效率和LED性能

在一项为基于钙钛矿材料的太阳能电池和发光二极管（LED）解锁令人兴奋的可能性的研究中，RIKEN的研究人员改进了控制钙钛矿纳米晶体光学和电子特性的技术

由化学式为CsPbX3的钙钛矿材料制成的所有无机纳米晶体的高可调性（其中X是卤化物，如氯、溴或碘）使其在各种应用中具有吸引力，包括生物成像、LED、激光和电子设备

已经研究了各种形状的纳米晶体，包括纳米棒、纳米线和纳米片。这些纳米晶体的性质因方向而异。相比之下，立方体纳米晶体具有更高的对称性，它们的所有面都是相同的

然而，如果立方纳米晶体在平面上排列成单层，它们的四个侧面将是相同的，但它们的顶面将暴露在空气中，而它们的底面将接触基材。直到最近，人们才很少研究这种面部差异对其特性的影响

现在，RIKEN新兴物质科学中心的Retno Miranti及其同事通过将溴化铯（CsPbBr3）的立方纳米晶体排列在涂层基材上，操纵了它们的电子态

由Pu Yong Jin领导的团队在石英基板上涂覆了3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APS），然后在单层中组装了溴化铯纳米晶体。使用浸涂技术，它们能够覆盖99%的表面。这项工作发表在《物理化学快报》上

Miranti指出：“最严峻的挑战是在基材表面均匀涂覆纳米晶体，而不会发生任何聚集或不均匀分散。”

经APS处理的基材与每个纳米晶体的底面结合，破坏了材料的对称性。这种交互导致他们的电子状态在一个超出团队预期的过程中垂直对齐

Miranti指出：“我们惊讶地发现氨基起着双重作用。”。“它们都提高了粘附性，改变了单层中过渡偶极矩的方向。”

用其他硅烷剂处理的基材无法达到相同的均匀性或各向异性行为水平，突显了APS处理在实现精确控制方面的作用

通过这种方法获得的对齐过渡偶极矩对器件性能有重大影响

在LED中，过渡偶极矩的排列能够精确控制光偏振，增强显示技术。在太阳能电池中，它优化了光吸收。蒲说：“这提高了光收集效率，这对提高太阳能电池的功率转换效率至关重要。”

Pu的团队计划探索纳米晶体组件内的能量传递，旨在进一步推动光电工程的发展