Une bouffée d'oxygène pour les pérovskites hybrides !
Des chercheurs de l’Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (CNRS / Université de Strasbourg), en partenariat avec l’Institut de microélectronique et des microsystèmes de Bologne (Italie), ont trouvé que le dioxygène induit un changement colossal dans le courant électrique circulant dans une pérovskite hybride organique–inorganique, faisant de cette dernière un capteur d’oxygène très sensible et rapide. Ces travaux sont parus dans la revue Advanced Materials.
L’oxygène gazeux (O2) est le deuxième constituant le plus abondant dans l’atmosphère terrestre et joue un rôle fondamental dans la respiration cellulaire ainsi que dans de nombreux processus industriels. La conception de capteurs d’oxygène présentant une sensibilité et une sélectivité élevées, une réponse rapide et une stabilité à long terme intéresse donc de nombreux domaines de la science et de la technologie. Il est en effet important de pouvoir doser précisément l’oxygène dans les milieux variés où il intervient. Une voie prometteuse pour atteindre cet objectif est d’utiliser pour ces capteurs des matériaux nanostructurés, comme par exemple des matériaux poreux, des nanofils ou des nanoparticules.
Parmi ces matériaux nanostructurés, les pérovskites hybrides organohalogénées(*) ont été largement utilisées ces dernières années comme semi-conducteurs dans des dispositifs optoélectroniques et des cellules solaires prometteuses. Dans cette famille, les pérovskites d’iodure de plomb méthylammonium (CH3NH3PbI3) ont montré des propriétés électroniques et structurales idéales pour la détection de gaz.
Les chercheurs de l’Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires ont tiré profit de cette pérovskite hybride pour mettre au point le premier capteur d’oxygène présentant une réponse très rapide (inférieure à 400 ms), une réversibilité totale et une sensibilité élevée sur une large gamme de concentration en oxygène à température ambiante. En faisant varier la concentration en oxygène de 0 à 100 %, les molécules de dioxygène se logent dans les « trous » (lacunes) de la structure de la pérovskite, ce qui conduit à une augmentation de plus de trois ordres de grandeur du courant de sortie du dispositif.
Il est par conséquent primordial de prendre en compte l’effet de l’oxygène lors de la conception et de l’optimisation de dispositifs (opto) électroniques à base de pérovskites fonctionnant dans des conditions ambiantes.
(*) dont la formule chimique générale est ABX3 où A est un cation organique, B un métal et X un ion halogénure.
Référence
Marc-Antoine Stoeckel, Marco Gobbi, Sara Bonacchi, Fabiola Liscio, Laura Ferlauto, Emanuele Orgiu & Paolo Samorì
Reversible, Fast, and Wide-Range Oxygen Sensor Based on Nanostructured Organometal Halide Perovskite
Advanced Materials 11 octobre 2017
DOI : 10.1002/adma.201702469 (article) et 10.1002/adma.201770279 (couverture)