Modelo de previsão de propriedades de excitões em perovskitas bidimensionais desenvolvido pela Universidade Nacional Hanbat, na Coreia do Sul

De acordo com pt.wedoany.com-A equipa de investigação do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Nacional Hanbat (Hanbat National University), na Coreia do Sul, revelou, através de experiências sistemáticas, o mecanismo de regulação das propriedades dos excitões em perovskitas bidimensionais pelo ambiente de blindagem dielétrica da camada de espaçamento orgânico, fornecendo um quadro de modelação previsível para o design de materiais optoelectrónicos relacionados.

Devido à sua estrutura inorgânica-orgânica alternada, as perovskitas bidimensionais superam os materiais tradicionais bidimensionais ou tridimensionais em termos de estabilidade e efeitos de excitões, sendo consideradas com potencial de aplicação na próxima geração da optoelectrónica. No entanto, as suas propriedades de luminescência são dominadas por complexos efeitos de confinamento quântico e confinamento dielétrico induzidos pelas camadas circundantes. O efeito exato do ambiente de blindagem dielétrica sobre os excitões não era claro anteriormente, limitando a modelação previsível e o design racional do material.

A equipa de investigação liderada pelo Professor Ki-Ha Hong utilizou uma série de camadas de espaçamento orgânico estruturalmente consistentes para ajustar a distância entre camadas, minimizando as distorções estruturais, isolando assim o efeito do ambiente de blindagem dielétrica. O estudo foi publicado online a 9 de dezembro de 2025 na revista Advanced Functional Materials e formalmente publicado no volume 36, número 30, da mesma revista, a 13 de abril de 2026.

Os investigadores prepararam filmes de perovskita bidimensional de iodeto de chumbo de alta qualidade, focando-se em camadas de espaçamento orgânico com número par de átomos de carbono e diferentes comprimentos de cadeia alquílica. Através da análise por espectroscopia de fotoelétrons e espectroscopia de absorção UV-visível, descobriram que, com o aumento do comprimento da camada de espaçamento, o hiato de banda de quasipartículas aumenta, enquanto a energia do excitão permanece quase inalterada, resultando num aumento significativo da energia de ligação do excitão. O modelo padrão de Keldysh não conseguiu reproduzir completamente este comportamento, mas a equipa, ao introduzir uma função dielétrica fenomenológica que considera a espessura finita da camada de espaçamento orgânico, conseguiu corresponder com sucesso aos dados experimentais, estabelecendo um quadro de previsão de propriedades de excitões validado.

“Este modelo fornece uma regra de design prática para prever como o comprimento da camada de espaçamento orgânico controla as propriedades dos excitões em perovskitas bidimensionais,” afirmou o Professor Hong. “Isto oferece uma regra de design a nível molecular para regular a energia de ligação dos excitões e os níveis de energia em perovskitas bidimensionais, podendo orientar o design futuro de materiais para emissão de luz, fotovoltaicos e outros dispositivos optoelectrónicos.”