Materiallar elmi sahəsində qüsurlar adətən istənilməyən xırda xüsusiyyətlər kimi qəbul edilir, cihazların performansını azaldan, səmərəliliyi aşağı salan və ömrünü qısaldan amillər hesab olunur. Lakin "Advanced Materials" adlı elmi jurnalında dərc edilən yeni araşdırma bu düşüncəni dəyişdirir. Araşdırma, kristallardakı spesifik struktur qüsurun—Ruddlesden-Popper (RP) qüsurunun daha parlaq və davamlı işıq saçan materialların inkişafı üçün açar ola biləcəyini ortaya qoyur.

Araşdırma perovskitlər üzərində cəmlənib. Perovskitlər, üstün optoelektron xüsusiyyətləri ilə tanınan materiallar sinifidir. Günəş panellərində, LED-lərdə, lazerlərdə və hətta kvant texnologiyalarında istifadə olunan bu materiallar səmərəli enerji daşınması və işıq çevrilmə qabiliyyəti ilə qiymətləndirilir. Lakin bütün kristallar kimi, perovskitlər də mükəmməl deyil. Onların struktur pozğunluqları arasında RP qüsurları—atom qatlarının düzülüşündə uyğunsuzluqlar—ənənəvi olaraq zərərli hesab olunurdu.

Bu yeni araşdırmada, Polşanın Łukasiewicz Araşdırma Şəbəkəsi—PORT və Hindistan Texnologiya İnstitutundan olan tədqiqatçılar yeni yanaşma tətbiq etdilər. RP qüsurlarını aradan qaldırmaq əvəzinə, onları idarə etmək və istifadə etmək yollarını araşdırdılar. Təəccüblü nəticə əldə edildi: RP qüsurları məqsədli şəkildə tətbiq olunduqda və incə şəkildə tənzimləndikdə, materialın işıq saçma xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırdığı müşahidə olundu.

Tədqiqatçılar CsPbBr3-xIx adlı qarışıq halid perovskit materialının formalaşması zamanı n-octylammonium iodide adlı xüsusi bir yod tərkibli birləşmə əlavə etdilər. Bu, kristal daxilində RP qüsurlarının inkişafını idarə etdi və materialın yeni fazasını yaratdı. Nəticə olduqca təsirli idi: Materialın rəng emissiyası yaşıl rəngdən parlaq qırmızıya çevrildi və işıq emissiyası demək olar ki, 80% daha parlaq oldu.

Bu kəşf niyə əhəmiyyətlidir? Bir tətbiq sahəsi elastik elektronika ilə əlaqədardır, məsələn, geyilə bilən ekranlar üçün bükülə bilən LED-lər. Bu cihazlar mexaniki gərginlikdən əziyyət çəkir və bu, atom səviyyəsində materiallara zərər verə bilər. Maraqlıdır ki, əvvəllər zəif nöqtələr kimi qəbul edilən RP qüsurları mikroskopik zərbə uducular kimi davranaraq, daxili gərginliyi azaldır və bükülmə və ya uzanma zamanı davamlılığı artırır.

Elastik cihazlardan kənarda, araşdırma "gərginlik mühəndisliyi" adlı daha geniş bir konsepsiyaya toxunur. Bu texnika, materialların daxili gərginliyini məqsədli şəkildə dəyişdirərək onların xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmağa yönəlmişdir. Digər perovskit sistemlərində oxşar texnikalar artıq maqnetizmi, superkeçiriciliyi və təmiz enerji tətbiqləri üçün katalitik səmərəliliyi artırmaqda perspektivlər göstərmişdir.

Bu kəşf materiallar elmi sahəsində paradigma dəyişikliyini ifadə edir. Alimlər mükəmməl kristallar yaratmağa çalışmaq əvəzinə, qüsurları qəbul edərək onları yeni funksionallıqlar açmaq üçün dizayn edib idarə edə bilərlər. Bu, qüsurları üstünlüklərə çevirmək və növbəti nəsil inkişaf etmiş materialların mühəndisliyini yenidən formalaşdırmaq deməkdir.