โครงการวิจัย 1.6: สมบัติเชิงโครงสร้างและเชิงอิเล็กทรอนิกส์ของเมทิลแอมโมเนียมเลดไอโอด์เพอรอฟสไกต์ภายใต้ความดันสูง

 

            ในงานวิจัยนี้ ผู้วิจัยได้ศึกษาผลึกเพอรอฟสไกต์ CH3NH3PbI3 ภายใต้สภาวะปกติและที่ความดันสูง โดยใช้วิธีฟังก์ชันนัลความหนาแน่น (ของอิเล็กตรอน) โดยผลึกที่ใช้จำลองมีลักษณะตามรูปที่ 1.6.1 ผู้วิจัยได้ศึกษาความสำคัญของอันตรกิริยาแบบแวนเดอร์วาลส์และค้นพบว่ามีส่วนสำคัญในการคงรูปโครงสร้างผลึกและในการหมุนของโมเลกุลเมทิลแอมโมเนีย (MA)



รูปที่ 1 โครงสร้างผลึกของ CH3NH3PbI3 ที่ใช้ในการคำนวณ

 

           ที่ความดันสูง ผู้วิจัยได้พบการเปลี่ยนสถานะเชิงโครงสร้างจากโครงผลึกแบบ I4/mcm ไปเป็นแบบ Im3 ตามรูปที่ 2 การวางตัวของโมเลกุล MA มีผลอย่างมากต่อพลังงานของระบบ ในการจำลอง ผู้วิจัยได้ศึกษาการวางตัวหลักๆ 4 แบบ เรียกว่า Config1, Config2, Config3 และ Config4 เส้นประสีแดงเป็นเส้นที่แสดงโครงสร้างที่มีพลังงานเอนทัลปีต่ำสุดจึงเป็นโครงสร้างที่เสถียรที่สุดภายใต้ความดันสูง เมื่อเปรียบเทียบกับผลการทดลอง [1] แล้วพบว่าความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรและความดันมีลักษณะที่สอดคล้องกัน

 



รูปที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรกับความดันเทียบผลการคำนวณและการทดลอง [1]

 

            ในลำดับถัดไป ผู้วิจัยจะคำนวณสมบัติทางฟิสิกส์อื่นๆ ได้แก่ ช่องว่างพลังงาน การดูดกลืนแสง ฯลฯ เพื่อใช้เป็นแนวทางในการปรับปรุงประสิทธิภาพของผลึกเพอรอฟสไกต์ในการนำไปทำเป็นวัสดุสำหรับเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ต่อไป

 

เอกสารอ้างอิง

[1] Marek Szafranśki and Andrzej Katrusiak, J. Phys. Chem. Lett. 8(2017)2496−2506.

 

หัวหน้าโครงการ: รองศาสตราจารย์ ดร. อุดมศิลป์ ปิ่นสุข 1)
นักวิจัยสมทบ: รศ. ดร. ธิติ บวรรัตนารักษ์ 1), รศ. ดร. นคร ไพศาลกิตติสกุล 1), ผศ. ดร. ประยูรศักดิ์ เปลื้องผล 2)
หน่วยงานต้นสังกัด: 1) ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2) ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยหัวเฉียวเฉลิมพระเกียรติ

 

Back