По сообщениям Пресс - службы МГУ, сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ подробно изучили свойства первых представителей нового уникального класса соединений, который был открыт ими ранее — жидких полииодидов моноалкиламмония. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Chemistry Letters.
Ранее мы уже рассказывали о том, что сотрудники лаборатории открыли новые химические соединения — полииодиды метиламмония. На основе этих соединений учёные предложили принципиальной новый подход к созданию перовскитных солнечных элементов большой площади и создали солнечные батареи с КПД > 17%, опубликовав результаты работы в журнале Nature Nanotechnology. Кроме того, авторы недавно показали, что такие соединения могут при определённых условиях образовываться при работе солнечных батарей и уменьшать срок их службы.
«Полииодиды метиламмония, которые нам удалось синтезировать, привлекли наше внимание по двум причинам: во-первых, это очень простые с точки зрения химии соединения, их легко получить и поэтому они являются удобным реагентом для получения светопоглощающего материала солнечных батарей, во-вторых, они проявляют очень необычные свойства — они жидкие при комнатной температуре и очень интенсивно реагируют с металлическим свинцом. Именно такая реакция — взаимодействие полиидоидов метиламмония со свинцом и легла в основу разработанных нами методов получения главного компонента солнечных батарей», — рассказал руководитель исследования Алексей Тарасов, кандидат химических наук, заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ и старший научный сотрудник химического факультета МГУ.
Учёные выяснили, что открытые ими полииодиды метиламмония являются простейшим представителем большого класса соединений — полииодидов моноалкиламмония, которые проявляют аналогичные свойства. Ранее считалось, что жидкими при комнатной температуре могут быть только полииодиды с объемным катионом (например, тетраоктиламмонием), однако физические свойства обнаруженных соединений не укладывались в существующие концепции.
Чтобы разобраться в причинах такой низкой температуры плавления полииодидов метиламмония, учёные провели подробный физико-химический анализ системы, содержащей иодид метиламмония и йод. В ходе исследования учёные заморозили расплавы полииодидов метиламмония различных составов и обнаружили, что при этом образуются ранее неизвестные кристаллы четырёх видов. С помощью квантово-химических расчётов авторы работы изучили устойчивость кристаллов и объяснили низкую температуру их плавления. На основе полученных данных была построена фазовая диаграмма исследованной системы и определён диапазон составов, при которых соединения являются жидкостью.
Жидкое состояние полииоидов моноалкиламмония имеет важное технологическое значение, поскольку позволяет получить кристаллы с редкими оптическими и электронными свойствами при низкой температуре. Таким образом, проведённое исследование может дать толчок к разработке новой группы синтетических способов роста материалов из расплавов при комнатной температуре.
Работа поддержана Российским Научным Фондом (проект 18-73-10224).
