L'Université nationale Hanbat de Corée du Sud développe un modèle de prédiction des propriétés excitoniques des pérovskites bidimensionnelles

fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche du Département de science et génie des matériaux de l'Université nationale Hanbat (Hanbat National University) en Corée du Sud a révélé, par des expériences systématiques, le mécanisme de régulation de l'environnement de blindage diélectrique de la couche d'espacement organique sur les propriétés excitoniques des pérovskites bidimensionnelles, fournissant ainsi un cadre de modélisation prédictif pour la conception de matériaux optoélectroniques associés.

Grâce à leur structure alternée inorganique-organique, les pérovskites bidimensionnelles surpassent les matériaux bidimensionnels ou tridimensionnels traditionnels en termes de stabilité et d'effets excitoniques, et sont considérées comme ayant un potentiel d'application dans le domaine de l'optoélectronique de nouvelle génération. Cependant, leurs propriétés luminescentes sont dominées par les effets complexes de confinement quantique et de confinement diélectrique induits par les couches environnantes. L'influence précise de l'environnement de blindage diélectrique sur les excitons n'était pas claire auparavant, ce qui limitait la modélisation prédictive et la conception rationnelle des matériaux.

L'équipe de recherche dirigée par le professeur Ki-Ha Hong a utilisé une série de couches d'espacement organiques structurellement cohérentes pour ajuster la distance intercouche tout en minimisant les distorsions structurelles, isolant ainsi l'influence de l'environnement de blindage diélectrique. Cette étude a été publiée en ligne le 9 décembre 2025 dans Advanced Functional Materials et officiellement publiée dans le volume 36, numéro 30 de cette revue le 13 avril 2026.

Les chercheurs ont préparé des films de pérovskite bidimensionnelle d'iodure de plomb de haute qualité, en se concentrant sur des couches d'espacement organiques paires avec différentes longueurs de chaîne alkyle. L'analyse par spectroscopie photoélectronique et spectroscopie d'absorption UV-visible a révélé qu'avec l'augmentation de la longueur de la couche d'espacement, la bande interdite des quasi-particules s'élargit, tandis que l'énergie des excitons reste presque inchangée, ce qui entraîne une augmentation significative de l'énergie de liaison excitonique. Le modèle standard de Keldysh n'a pas pu reproduire complètement ce comportement, mais l'équipe a introduit une fonction diélectrique phénoménologique tenant compte de l'épaisseur finie de la couche d'espacement organique, parvenant ainsi à correspondre aux données expérimentales et à établir un cadre de prédiction validé des propriétés excitoniques.

« Ce modèle fournit une règle de conception pratique pour prédire comment la longueur de la couche d'espacement organique contrôle les propriétés excitoniques des pérovskites bidimensionnelles », a déclaré le professeur Hong. « Cela offre une règle de conception au niveau moléculaire pour réguler l'énergie de liaison excitonique et les niveaux d'énergie dans les pérovskites bidimensionnelles, pouvant guider la conception future de matériaux pour l'émission de lumière, le photovoltaïque et d'autres applications optoélectroniques. »