一些新颖的材料听起来太好了，不可能变得真实和美好。一种新兴的半导体类型可能是最新的例子，它可以用激光，灯泡甚至窗户玻璃产生的细微颜色照亮我们的未来。
这些材料非常容易辐射，易于从解决方案中处理，并且节能。在由佐治亚理工学院的物理化学家领导的一项新的国际研究中，混合有机 - 无机钙钛矿（HOIPs）是否真的可以起作用的问题刚刚得到了肯定的答案。
研究人员在HOIP观察到半导体物理学的“丰富性”，这种“丰富性”可以形容为电子在化学基础上跳舞，这种电子在地震中像摆放在地板上的地板一样摆动。由于已建立的半导体依赖严格稳定的化学基础，即更安静的分子框架，以产生所需的量子特性，所以这大大降低了传统智慧。
研究人员表面：“我们还不知道它如何在这种强烈的分子运动中具有这些稳定的量子性质。“它藐视物理模型，我们不得不试图解释它，这就像我们需要一些新的物理学。”
量子属性惊喜
他们的旋转混乱使得HOIP难以审查，但来自四个国家的五个研究机构的研究人员成功地测量了典型的HOIP，并发现其量子性质与已建立的分子刚性半导体的量子性质相当，其中许多是基于石墨烯的。
乔治亚理工学院化学与生物化学教授说：“这些材料至少和那些材料一样好，甚至可能更好。” 并非所有半导体都能很好地吸收和发射光线，但HOIP确实可以做到这一点，使它们成为光电子器件，因此可用于激光器，LED，其他照明应用以及光伏领域。
HOIP中缺乏分子水平的刚性也使得它们更灵活地生产和应用。
席尔瓦与物理学家Ajay Ram Srimath Kandada共同领导了这项研究。他们的团队于2018年3月8日在Physical Review Materials杂志上发表了他们关于二维HOIPs的研究结果。他们的研究得到了“欧盟地平线2020”，加拿大自然科学和工程研究委员会，加拿大FondQuébécoispour la Recherche，加拿大研究委员会和新加坡国家研究基金会的资助。
'解决方案'
通常，半导体性质来自整齐互连的原子的静态晶格。例如，在大多数商用太阳能电池中使用的硅中，它们是互相连接的硅原子。同样的原理适用于类石墨烯半导体。
“这些格子结构不是很复杂，”，“它们只有一个原子薄，而且它们具有严格的二维性质，所以它们更加坚硬。”
“你有力地将这些系统限制在两个维度，”乔治亚理工学院和意大利理工学院的居里夫人国际研究员Srimath Kandada说道。“原子排列成无限膨胀的平坦片状，然后这些非常有趣和令人满意的光电特性出现。”
这些证明材料令人印象深刻 那么，为什么要追求HOIP，除了探索他们令人困惑的物理？因为它们在重要的方面可能更实用。
“其中一个引人注目的优势是，它们都是使用低温处理解决方案制造的。“制作它们需要的能量要少得多。”
相比之下，石墨烯基材料是在高温下生产的，其数量可能非常繁琐。“有了这些东西（HOIPs），你可以在解决方案中大批量生产，如果你愿意的话，也可以在整个窗口上涂上它，”席尔瓦说。
在地震中的Funhouse
对于所有HOIP的摇摆，它也是一个非常有序的格子，具有其自身的刚性，但比通常的二维材料的限制更少。
“这不仅仅是一层。“有一个非常特殊的钙钛矿样几何形状。” 钙钛矿是指HOIPs晶格的形状，它是一种分层的脚手架。
“晶格自组装，它是在由二维片层组成的三维堆栈中完成的，但HOIPs仍然保留了这些理想的二维量子特性。”
这些片由另一种分子结构的散布层结合在一起，有点像橡皮筋片。这使得脚手架像一个玩具屋地板一样摆动。
“在室温下，分子会在整个地方摆动，这会扰乱电子所在的晶格，这真的很激烈，”席尔瓦说。“但令人惊讶的是，量子性质仍然非常稳定。”
量子特性在室温下工作而不需要超冷却对于作为半导体的实际应用是重要的。
回到什么是HOIP代表 - 混合有机 - 无机钙钛矿 - 这是实验材料如何适应HOIP化学类：它是由有机层分隔开的碘化铅（刚性部分）无机层的混合物（苯乙基铵（化学式（PEA）2PbI4）的橡胶带状部分）。
在开发适用材料之前，这种原型材料中的铅可以换成金属更安全的材料供人类使用。
电子编舞
HOIP是伟大的半导体，因为他们的电子做杂技方块舞。
通常，电子生活在原子核周围的轨道中或由化学键中的原子共享。但HOIP化学晶格与所有半导体一样，被配置为更广泛地共享电子。
系统中的能量水平可以使电子自由运行并参与诸如电力和热量的流动。轨道，然后是空的，被称为电子空穴，他们想要电子回来。
“这个洞被认为是正电荷，当然，电子有负电荷，”，“所以，空穴和电子互相吸引。”
电子和空穴像舞蹈伙伴一样相互竞争，与物理学家称之为“激子”的东西相匹配。激子的行为看起来很像粒子本身，尽管它们不是粒子。
跳跃biexciton光
在半导体中，数以百万计的激子相互关联或编排在一起，从而获得理想的性能，当应用电源或激光等能源时。此外，激子可以配对形成双光子，提高半导体的高能特性。
“在这个材料中，我们发现双能结合能高，”，“这就是为什么我们想把它放入激光器中，因为你输入的能量最终会达到80或90％。”
Biexcitons强力吸收输入能量。然后他们大力合同并抽出光线。这不仅适用于激光器，而且适用于使用光电子材料的LED或其他表面。
“你可以调整化学反应（HOIPs）来控制双光子态之间的宽度，并控制发出的光的波长，”，“调整可以很好地给你任何波长的光。”
这可以转换成心灵渴望的任何颜色。