钙钛矿材料已经显示出用于下一代太阳能电池，发光器件(LED)，传感器和其他应用的巨大希望，但它们的不稳定性仍然是一个关键的限制。
加州大学圣克鲁兹分校的研究人员通过关注钙钛矿纳米晶体来解决这一问题，其中不稳定性问题因颗粒相对于其体积的大表面积而放大。表面上的原子易受可能降解材料的反应的影响，因此与表面结合的分子(称为表面配体或封端配体)用于稳定钙钛矿纳米晶体并控制其性质。
在6月13日发表于Angewandte Chemie的论文中，UCSC的研究人员报告了使用独特的支链配体合成钙钛矿纳米晶体的实验结果，其稳定性和均匀粒径均大大提高。
“这种稳定有机金属卤化物钙钛矿的新战略是朝着正确方向迈出的重要一步，”相应的作者，加州大学圣克鲁兹化学与生物化学教授张金说。“我们希望不仅可以用于钙钛矿纳米晶体，还可以用于光伏材料等应用中的散装材料和薄膜。”
Zhang的团队测试了不同类型的封端配体对钙钛矿纳米晶体稳定性的影响。用由长直链胺组成的配体封端的常规钙钛矿纳米晶体在诸如水和醇的溶剂中显示出差的稳定性。张的实验室确定了独特的支链分子，这种分子被证明作为封端配体更有效。
据Zhang介绍，配体的支化结构通过占据比直链分子更多的空间来保护纳米晶体的表面，通过称为空间位阻的效应产生机械屏障。“分支分子更加锥形，这增加了空间位阻，使溶剂难以进入纳米晶体表面，”他说。
研究人员能够通过调整合成过程中使用的支化封端配体的量来控制纳米晶体的大小。它们可以获得尺寸在2.5到100纳米范围内的均匀钙钛矿纳米晶体，具有高光致发光量子产率，这是对各种应用中钙钛矿性能至关重要的荧光测量。
张的实验室正在探索在传感器中使用钙钛矿纳米晶体来检测特定的化学物质。他还与加州大学圣克鲁兹分校的物理学家苏·卡特合作，在光伏电池中使用钙钛矿薄膜，用于太阳能应用。