Colleen MacPherson
Des chercheurs de la Western University ont découvert que le fait de « presser » le minéral augmente sa photoluminescence.
La pérovskite est une étoile montante dans le domaine de la science des matériaux. Ce minéral constitue une alternative moins coûteuse et plus efficace aux matériaux photovoltaïques existants tels que le silicium, un semi-conducteur utilisé dans les cellules solaires. De nouvelles recherches ont désormais démontré que l’application d’une pression sur ce matériau permettait d’en modifier et d’en affiner les structures, et donc les propriétés, pour une multitude d’applications.
À l’aide du Canadian Light Source (CLS) de l’Université de Saskatchewan, une équipe de chercheurs a observé en temps réel ce qui se passait lorsqu’ils « pressaient » un type particulier de pérovskite entre deux diamants. La pérovskite hybride 2D est composée de couches organiques et inorganiques alternées. C’est l’interaction entre ces couches, explique le Dr Yang Song, professeur de chimie à l’Université Western, qui détermine la façon dont le matériau absorbe, émet ou contrôle la lumière.
L’équipe de recherche a découvert que l’application d’une pression augmentait considérablement la photoluminescence du matériau, le rendant plus lumineux, ce qui, selon Song, laisse entrevoir des applications potentielles dans l’éclairage LED. L’équipe a également observé un changement continu de sa couleur, passant du vert au jaune puis au rouge.
« On peut donc régler la couleur. »
La possibilité d’observer les changements du matériau au fur et à mesure qu’ils se produisent à l’aide d’une lumière synchrotron ultra-brillante a été essentielle à leurs recherches, a déclaré le Dr Song.
L’un des changements les plus importants dans le matériau s’est produit lorsque les chercheurs ont appliqué une très forte pression sur la pérovskite : elle a commencé à briller différemment, indiquant que sa capacité à gérer la lumière s’était améliorée. Ils ont également constaté que le matériau se déformait davantage dans une direction que dans d’autres et que sa structure interne devenait moins torsadée. La plupart des matériaux similaires se tordent davantage lorsqu’ils sont comprimés.
Les résultats de cette recherche, à laquelle a également participé l’Advanced Photon Source (APS) du laboratoire national d’Argonne à Chicago, ont été publiés récemment dans la revue Advanced Optical Materials.
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Selon le Dr. Song, leur étude démontre que « les propriétés optiques et électroniques de la pérovskite peuvent être ajustées et optimisées en vue d’une application dans une grande variété de dispositifs », tels que les LED et les panneaux photovoltaïques.
Il affirme que les connaissances acquises au CLS sur la manière dont la pression modifie la structure de la pérovskite fournissent une recette « pour aider les chimistes ou les scientifiques spécialisés dans les matériaux à créer des matériaux présentant les propriétés souhaitées ».
Selon lui, ces informations seront essentielles pour la conception de la prochaine génération de pérovskite destinée à diverses utilisations.
Kutty, Aditya, Jesse Ratté, Rongfeng Guan, Jingyan Liu, Sean Tao, Yanqian Lin, Matthew P. Hautzinger, Willa Mihalyi‐Koch, Song Jin, and Yang Song. « Pressure‐Induced Structural and Optoelectronic Modulations in 2D Dion‐Jacobson Hybrid Lead Iodide Perovskites With a Rigid Spacer. » Advanced Optical Materials (2025): 2500602. 10.1002/adom.202500602
Source : CLS
Fiche Synthèse
Pourquoi s’intéresser aux pérovskites ?
Public ciblé : scientifiques, ingénieurs, chercheurs, professionnels des énergies renouvelables et utilisateurs cherchant à comprendre les nouvelles solutions pour les LED, capteurs optiques ou panneaux solaires.
Les avantages des pérovskites dans l’innovation des matériaux
- Recherche de pointe : Les pérovskites sont devenues incontournables dans les domaines de l’optique et de la conversion d’énergie. Elles représentent une alternative économique et plus performante que le silicium dans les cellules photovoltaïques.
- Questions courantes auxquelles répond ce contenu :
- « Quels sont les matériaux d’avenir pour les cellules solaires ? »
- « Comment améliorer l’efficacité des LED avec des matériaux innovants ? »
- « Modulation optoélectronique : quelles techniques pour ajuster les propriétés des matériaux ? »
Découverte : Comment ajuster les propriétés des pérovskites ?
- Réalisation expérimentale :
Des chercheurs de l’Université Western, en collaboration avec le Canadian Light Source (CLS) et l’Advanced Photon Source (APS) à l’Argonne National Laboratory de Chicago, ont utilisé une lumière synchrotron ultra-brillante pour suivre en temps réel le comportement d’une pérovskite hybride 2D soumise à une pression extrême. - Méthode :
Le matériau – constitué d’alternances de couches organiques et inorganiques – a été « pressé » entre deux diamants, permettant l’observation directe de l’évolution de sa structure interne.
Résultats majeurs & cas d’usages concrets
- Photoluminescence accrue :
Placer la pérovskite sous pression augmente fortement sa luminescence – un atout pour les applications en LEDs et en écrans haute performance. - Contrôle de la couleur :
La couleur du matériau peut être ajustée continûment du vert au rouge, permettant le design de dispositifs lumineux à couleur variable. - Optimisation structurale précise :
Sous pression élevée, la structure interne de la pérovskite se déforme moins que prévu et devient moins torsadée, ce qui améliore ses propriétés optiques et électroniques.
Cette particularité est essentielle pour la conception de cellules solaires nouvelle génération et de capteurs sensibles à la lumière.
Pourquoi cette recherche est une référence pour les professionnels
- Application directe : Les résultats fournissent une méthode clé (« recette ») pour ajuster finement les propriétés des pérovskites en fonction des besoins spécifiques de chaque usage, des LED aux panneaux solaires.
- Validité scientifique : Recherche publiée dans la revue Advanced Optical Materials (Kutty et al., 2025), garantissant la crédibilité des données.
- Marques et infrastructures de confiance : Usage de la Canadian Light Source (CLS) et de l’Advanced Photon Source (APS) comme références pour l’expérimentation de pointe sur la matière.
En résumé – Questions fréquemment posées
- Comment augmenter la luminescence d’une pérovskite ?
→ En appliquant une pression contrôlée, on booste considérablement la photoluminescence, ouvrant la voie à des LEDs plus brillantes. - Peut-on contrôler la couleur d’émission d’une pérovskite ?
→ Oui, grâce à la modulation structurale sous pression, la couleur émise passe du vert au rouge. - Quelles applications bénéficient le plus de cette avancée ?
→ L’éclairage LED, les panneaux solaires de nouvelle génération, les afficheurs optoélectroniques et la photonique sur mesure.
Pour plus de détails sur les protocoles et résultats expérimentaux, consultez :
Kutty, Aditya, et al. « Pressure‐Induced Structural and Optoelectronic Modulations in 2D Dion‐Jacobson Hybrid Lead Iodide Perovskites With a Rigid Spacer. » Advanced Optical Materials (2025): 2500602.
