Сотрудниками Лаборатории новых материалов для солнечной энергетики ФНМ МГУ опубликована статья "Universal Strategy of 3D and 2D Hybrid Perovskites Single Crystal Growth via In Situ Solvent Conversion" в известном журнале Chemistry of Materials о совершенно новом способе выращивания монокристаллов "солнечных" гибридных перовскитов методом "исчезающего растворителя".
Казалось бы, область выращивания монокристаллов, особенно то, что связано с тривиальным, вроде бы, методом получения крупных (да и мелких тоже) кристаллов из растворов, испахана вдоль и поперек, потому что она является одной из самых "старых" и классических областей физичекой, неорганической химии и, с практической точки зрения, инженерии и техники. Кроме того, филигранное развитие этой простой и общеизвестной ветви химии было промотировано бурным развитием современных методов рентгеноструктурного анализа, который дал жизнь базе данных по структурам белков, органических, неорганических, элементорганических, комплексных соединений. Очевидно, что точное знание кристаллической структуры соединения дает возможность проанализироать особенности химических связей в соединении, а также объяснить и в дальнейшем использовать на практике особенности полезных физических (функциональных) характеристик соединий. В случае успешной расшифровки структуры белков открываются возможности искусственного биосинтеза, поиска эффективных лекарств, развития геномной инженерии и т.д. Лазерная техника во многом основана на применении монокристаллов, легированных специальными примесями, формирующими активную среду для стимулированного когерентного излучения. Дорогие смартфоны не могут обойтись без монокристаллических сапфировых стекол. Почти целиком первоначальный успех кремниевой микроэлектроники и кремниевой солнечной энергеткии, которые до сих пор доминируют на рынке, был связан с выращиваниес особочистых (легированных) монокристаллов больших размеров с использованием метода Чохральского. Очевидно поэтому, что очень трудно переоценить высокоэффективные методы лабораторного и промышленного выращивания кристаллов.
Тем более удивительно, как такая простая и очень эффективная (выход монокристаллов более 90%) идея, которая была недавно предложена молодыми учеными МГУ имени М.В.Ломоносова, до сих пор не была воплощена в жизнь и использована на практике. А суть идеи очень простая, что нас отсылает к известной поговорке "все гениальное - просто!": смесь двух недорогих и нетоксинчых растворителей изначально способна растворить все прекрсоры для получения монокристаллов и вбирает в себя, соотвественно, все нужные катионы и анионы для получения гибридных перовскитов в виде твердой фазы, но потом эта способность исчезает и перовскит вырастает в виде больших, красивых и достаточно совершенных монокристаллов. Вот этот самый пункт исчезновения растворяющей способности и является инновацей, он впервые предложен в статье и детально изучен. И реализован очень изящно - один растворитель постепенно убивает другой (за счет тривиального гидролитического разложения), в результате чего получается продукт, который является отвратительным расвторителем для пероскита в том плане, что перовскит в нем практически не растворяется, поэтому выделяется в виде твердой фазы. Именно поэтому авторы назвали прием методом "исчезающего" растворителя. Преимущества метода очевидны - не нужно испарять растворитель, не нужно греть (ретроградная растворимость) или охлаждать систему, поскольку для сложных систем изменение температуры может приводит к изменению состава и однородности кристалла.
В результате использования своего нового метода авторам впервые удалось получить очень широкий спектр кристаллов - от "трехмерных" до "слойных" гибридных перовскитов, что с очевидностью демонстрирует универсальность и эффективность подхода, будущее которому только развитие обещает. В том числе, совершенно не исключается возможность использоания метода для выращивания монокристаллов других сложных органических, неорганических и органо - неорганических гибридных систем.