Kirala optiska material har väckt stor uppmärksamhet inom flera discipliner på grund av deras breda tillämpningsvärde inom områden som fjärranalys, tredimensionell display, informationskommunikation och optisk informationslagring. Med den starka efterfrågan på stabila och miljövänliga material förväntas tvådimensionella, kirala, blyfria halogeniddubbelperovskiter generera rika chiroptiska och optoelektroniska egenskaper.
Chirala blyfria dubbla perovskiter är dock sällsynta. Den största utmaningen är att det bara finns en sorts organisk katjon A i mellanskiktet av dubbla perovskiter A4 BI BIII X8 (A är organisk katjon, BI och BIII är metalliska katjoner, X är halogen) och den selektiva domänen av kirala katjoner A i dubbla perovskiter begränsas av bredden på det organiska mellanskiktet.
I en studie publicerad i Chem , en forskargrupp ledd av professor Luo Junhua från Fujian Institute of Research on the Structure of Matter vid den kinesiska vetenskapsakademin föreslog strategi för akiral-kiral katjoninterkalation för att rationellt utforma en serie nya enantiomera blyfria halogeniddubbelperovskiter med asymmetriska och kirala bifunktionella egenskaper.
Genom strategin för akiral-kiral katjoninterkalering insåg forskarna laddningsbevarande och övergripande sterisk hinderbalans. Arrangemanget av de ursprungliga interkalerade katjonerna ändrades från en enda katjon A till olika katjoner A+A￠, där A' representerar rikligt med akirala katjoner.
Forskarna syntetiserade sedan sex nya enantiomera blyfria halogeniddubbelperovskiter (R/S-PPA)2 (BA)2 AgBiBr8 , (R/S-PPA)2 (BrPA)2 AgBiBr8 och (R/S-PPA)2 (Br-EA)2 AgBiBr8 , som visar genomförbarheten av denna syntesstrategi.
Enkristallröntgendiffraktionsanalys visade att akirala och kirala katjoner ordnas omväxlande och ansluter till olika icke-kovalenta intermolekylära interaktioner såsom CH···π, π···π, CH···Br. Dessa interaktioner gör att de kirala organiska katjonerna och de akirala organiska katjonerna samexisterar stabilt och harmoniskt i kirala halogeniddubbelperovskiter.
Ytterligare analys visade att kirala föreningar kan föredra att ha en mer förvrängd struktur på grund av deras naturliga asymmetriska egenskaper. Större strukturella distorsioner resulterar i allmänhet i lägre kristallsymmetrier, vilket inducerar asymmetribrott och banar sålunda vägen för generering av cirkulär dikroism (CD) och andra övertonsgenereringssignaler (SHG).
Tar föreningar (R/S-PPA)2 (Br-EA)2 AgBiBr8 som exempel fann forskarna att de presenterar ett starkt olinjärt optiskt svar som är upp till två gånger så högt som det senaste KH2 PO4 olinjära kristaller och robusta cirkulära dikroismsignaler i det synliga området.
Denna studie ger ett nytt tillvägagångssätt för att utforska kirala blyfria halogeniddubbelperovskiter.
Mer information: Tingting Zhu et al, Rationell design av enantiomera blyfria dubbla perovskiter genom akiral-kiral katjoninterkalering, Chem (2023). DOI:10.1016/j.chempr.2023.11.010
Journalinformation: Chem
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
