Физики из Китая и Сингапура изготовили перовскит, который фотолюминесцирует зеленым при нормальном давлении, а при сжатии до 35 тысяч атмосфер плавно изменяет цвет на красный. Такое изменение цвета ученые объясняют уменьшением глубины потенциальной ямы, в которой сидят электроны образца.

Статья опубликована в Science Advances, кратко о ней сообщает Nature.

С тех пор, как в 2009 году группа японских физиков изготовила первые металлорганические солнечные батареи на основе перовскитов, ажиотаж вокруг этих соединений непрерывно растет. Перовскит — это минерал, обнаруженный в 1839 году в Уральских горах и названный в честь графа Льва Перовского; кристаллическая решетка перовскита состоит из атомов титана, кальция и кислорода, находящихся в вершинах кубов, кубооктаэдров и октаэдров соответственно. Чтобы получить из этой кристаллической решетки гибридное металлорганическое соединение, нужно заменить ионы титана ионами другого металла, атомы кальция — органическими катионами, а атомы кислорода — атомами галогенов (хлора, брома или иода). Особенно широко распространен вариант соединения, собранный из атомов свинца и молекул метиламмония.

Популярность перовскитов объясняется двумя ключевыми факторами: легкостью изготовления и легкостью настройки. Чтобы изменить оптические свойства перовскита, достаточно немного скорректировать его состав на этапе изготовления. Особенно сильно характеристики соединения зависят от атомов галогенов — например, перовскитные наноантенны с атомами иода светятся красным, а такие же наноантенны с атомами брома светятся синим. Поэтому физики часто используют перовскиты для изготовления солнечных батарей, разноцветных лазеров и светодиодов.

Кроме того, несколько лет назад ученые обнаружили, что свойства уже готовых перовскитов можно настраивать механически: если сжать свинцово-метиламмониевый перовскит до давления порядка 15 тысяч атмосфер, длина фотолюминесцентного излучения сдвинется почти на пятьдесят нанометров. Другими словами, если облучить образец лазером при нулевом давлении, он будет светиться на длине волны 807 нанометров, а при высоком давлении — на длине 850 нанометров. Впрочем, для практических применений этот промежуток слишком мал. Если же попытаться увеличить давление, структура соединения сильно изменяется, после чего оно быстро перестает светиться.

Группа физиков под руководством Цихуа Сюн (Qihua Xiong) придумала, как избавиться от этого недостатка и расширить доступный диапазон длин волн до половины видимого спектра.