Chiral Perovskite Emission in BCP-Templated Multidimensional Self-Assembly

Abstract

This study introduces an innovative pathway for the creation of chiral perovskites using block copolymers (BCPs) as a scaffold. The utility of BCPs in materials science is well-recognized due to their intrinsic capability of self-assembly into varied periodic nanostructures. Leveraging this self-assembly ability, we guide the formation of chiral perovskite nano-patterned structures with precise control over their morphology and properties. The creation of chiral perovskites using BCPs as templates hinges on the careful management of the self-assembly process. Through meticulous control over parameters such as block ratio, block nature, and environmental conditions, the BCP is encouraged to assemble into a desired nanostructure. This nanostructure then guides the chiral perovskite precursors into an self-organized arrangement. In this research, we explore this potential and demonstrate how various BCP-templated chiral perovskites can be synthesized and characterized. We provide insights into how subtle changes in the self-assembly parameters can greatly impact the resulting perovskites' chiroptical properties. Through leveraging PS-b-P2VP's self-assembling capabilities, our study innovatively enables the synthesis and integration of chiral perovskites within block copolymer frameworks. These resulting (R/S/rac)-NEAPbI3 thin films, characterized by unique chiroptical signals and remarkable stability, illustrate the substantial advancements in perovskite-based applications and showcase the potential for versatile nanostructure control. Our work is significant in that it presents a versatile and scalable strategy for creating chiral perovskites with tunable properties. This development could have profound implications in the fields of optoelectronics and photovoltaics, where chiral perovskites are of great interest due to their unique light absorption and emission characteristics. Further, the methodology described in this study could also find utility in various other fields where the precise tailoring of material properties is desired. In summary, this research represents a pioneering exploration into the potential of BCPs for the creation of nano-pattered chiral perovskites. The techniques and insights presented here could guide future research in this exciting and rapidly evolving field.;본 연구에서는 블록 공중합체의 자가조립능력을 이용한 템플레이트를 사용하여 카이랄 페로브스카이트의 형태와 특성을 정밀하게 조절하며 형성하는 것을 보여주었다. 블록공중합체의 블록비율, 블록 특성, 제작 조건 등을 제어함으로써, 블록공중합체 나노구조체를 원하는 패턴로 조립하도록 유도하였다. 또한 이 연구를 통해 다양한 블록공중합체 템플레이트를 통해 합성된 다양한 나노패턴을 가지는 카이랄 페로브스카이트가 여러 광학적 특성을 보여주는 확장적인 전략을 보여준다. 첫 번째 장에서는, 카이랄 페로브스카이트에 관한 선행 연구를 소개하였다. 손쉬운 합성과 우수한 광학성질로 인해 주목받는 페로브스카이트에 카이랄성을 도입하기 위한 다양한 전략이 시도되고 있고 빠르게 향상하고 있다. 또한 수분안정성을 증가시키기 위해 블록공중합체를 도입한 다양한 연구도 소개하였다. 두 번째 장에서는, 블록공중합체 템플레이트를 활용한 안정한 카이랄 광학특성을 보이는 페로브스카이트를 제작하고 더 나아가 블록공중합체의 자기조립성질을 활용하여 카이랄 페로브스카이트를 실린더, 라멜라와 같은 다양한 형태의 패턴이 가능함을 보여주었다. 이를 바탕으로 필름을 제작하였을 때, 카이랄 페로브스카이트는 안정할뿐만 아니라 다양한 패턴을 가지는 나노구조체로의 제작이 가능하다.