有機金属ハロゲン化物ペロブスカイトが光電子機器の未来を変える!

有機金属ハロゲン化物ペロブスカイトという長い名前の物質が光電子デバイスの未来を根本から変える可能性があるようです。ペロブスカイトは太陽電池や触媒用材料として近年熱い視線が注がれている物質です。ペロブスカイトはチタン酸カルシウムの結晶構造を発見したロシア人鉱物学者L. A. Perovski(1792-1856)のペロブスキーにちなんで名付けられたようです。チタン酸カルシウム(灰チタン石:CaTiO3)はペロブスキー石とも呼ばれているみたいです。ペロブスカイトは灰チタン石とそれの結晶構造のことのようです。

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有機金属ハロゲン化物ペロブスカイト

Researcher’s discovery of new crystal structure holds promise for optoelectronic devices

フロリダ州立大学のリサーチチームが、発光ダイオードやレーザーのような光電子機器用新型アプリを可能にする有機無機ハイブリッド材料の新しい結晶構造を見つけました。

その研究は今日Nature Communications誌に掲載されました。

ケミカル・バイオメディカルエンジニアリング助教授ビュー・マ氏は、高機能光電子デバイスを構築する手段として、有機金属ハロゲン化物ペロブスカイトと呼ばれている種類の結晶質の研究を過去数年間続けています。今回の最も最新の研究で、彼のチームは、1次元構造を作るために有機無機部品を組み合わせました。”この種類の物質の基本的構成単位は同じで、さまざまな構造物を組み立てられるレゴピースのようなものです。”

金属ハロゲン化物八面体

These Lego-like pieces, scientifically called metal halide octahedra, can form 3D networks, 2D layers, or even 1D chains. While 3D and 2D structures have been extensively explored, 1D structures are rare. Ma’s team found a way to put these pieces together in a chain, which is surrounded by organic pieces to form a core-shell type wire. Millions of the organic-coated wires then stack together to form a crystalline bundle. From a distance these structures look like crystal needles.

「科学的に金属ハロゲン化物八面体と呼ばれているこういったレゴのようなピースは、3次元ネットワーク、2次元層や1次元鎖さえも形成できます。3次元と2次元構造は、広範囲に渡って探求されている一方で、1次元構造はほとんどされていません。マ氏のチームは、こういったピースを、コア・シェル(核殻)型ワイヤを形成するように有機部品で取り囲まれた鎖に組み合わせる方法を発見しました。その後、何百万におよぶ有機被膜されたワイヤーを、結晶束を形成するように、積層して(層状に積み重ねて)いきます。遠目には(遠くから見ると)、この構造体は、結晶針のように見えます。」

このような結晶構造を形成するこういったハイブリッド材を、科学者が観測するのは今回が初めてです。この結晶は、とても興味深い光学的性質を見せているとマ氏は言っています。例えば、それは非常に光輝性なので、科学者がそれを将来的にさまざまな技術で利用する時にうまく活用することができます。

ハイブリッド金属ハロゲン化物ペロブスカイト

Hybrid metal halide perovskites have received increased attention in recent years for their potential applications in various types of photon-related technologies such as photovoltaic cells, LEDS and lasers. This new study takes that work one step further by showing that this 1D structure could be another efficient form to produce bright light.

「ハイブリッド金属ハロゲン化物ペロブスカイトは、光電池、LED、レーザー等のさまざまな光子関連技術での潜在用途に対して近年注目が増しています。今回の新しい研究論文がこの1次元構造体が、強い光を生み出すための新しい高効率形状である可能性がある事を証明することで、その研究をさらに一歩前進させてくれています。」

”それらはとても良い発光体です。”とマ氏は語ります。”今回の研究は、我々が新構造体を開発可能な事と、この種の物質がLEDやレーザーのような装置の実用化のための大きな機会を与えてくれることを、我々に教えてくれています。”

光電池、太陽電池、レーザー、LEDなどの光電子デバイス分野で、今回新たに発見されたハイブリッド金属ハロゲン化物ペロブスカイトという結晶構造が利用でき、それによってそういった機器の歴史が大きく塗り変わる可能性があるようです。

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