Published November 16, 2015
| Version v1
Publication
Open
Rapid and robust spatiotemporal dynamics of the first-order phase transition in crystals of the organic-inorganic perovskite (C12H25NH3)2PbI4
- 1. University of Sfax
- 2. Groupe d'Étude de la Matière Condensée
- 3. New York University
Description
The dynamics of the thermally induced first-order structural phase transition in a high-quality single crystal of the organic-inorganic perovskite (C12H25NH3)2PbI4 was investigated by optical microscopy. The propagation of the straight phase front (habit plane) during the phase transition along the cooling and heating pathways of the thermal hysteresis was observed. The thermochromic character of the transition allowed monitoring of the thermal dependence of average optical density and aided the visualization of the interface propagation. The thermal hysteresis loop is 10 K wide, and the interface velocity is constant at V ≈ 1.6 mm s(-1). The transition is accompanied with sizeable change in crystal size, with elongation of ~6% along the b axis and compression of ~ -2% along the a axis, in excellent agreement with previously reported X-ray diffraction data. The progression of the habit plane is at least 160 times faster than in spin-crossover materials, and opens new prospects for organic-inorganic perovskites as solid switching materials. Moreover, the crystals of (C12H25NH3)2PbI4 are unusually mechanically robust and present excellent resilience to thermal cycling. These hitherto unrecognized properties turn this and possibly similar hybrid perovskites into perspective candidates as active medium for microscopic actuation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم فحص ديناميكيات انتقال الطور الهيكلي من الدرجة الأولى المستحث حرارياً في بلورة واحدة عالية الجودة من البيروفسكايت العضوي غير العضوي (C12H25NH3) 2PbI4 بواسطة الفحص المجهري البصري. لوحظ انتشار مقدمة الطور المستقيم (مستوى العادة) أثناء انتقال الطور على طول مسارات التبريد والتدفئة للتباطؤ الحراري. سمح الطابع الحراري للانتقال بمراقبة الاعتماد الحراري لمتوسط الكثافة الضوئية وساعد في تصور انتشار الواجهة. يبلغ عرض حلقة التخلف الحراري 10 كلفن، وسرعة الواجهة ثابتة عند V ≈ 1.6 مم ثانية(-1). يترافق الانتقال مع تغيير كبير في حجم البلورة، مع استطالة ~6 ٪ على طول المحور ب وضغط ~ -2 ٪ على طول المحور، في اتفاق ممتاز مع بيانات حيود الأشعة السينية المبلغ عنها سابقًا. يكون تقدم مستوى العادة أسرع بـ 160 مرة على الأقل من المواد المغزلية، ويفتح آفاقًا جديدة للبيروفسكايت العضوي غير العضوي كمواد تحويل صلبة. علاوة على ذلك، فإن بلورات (C12H25NH3) 2PbI4 قوية ميكانيكيًا بشكل غير عادي وتوفر مرونة ممتازة للتدوير الحراري. تحول هذه الخصائص غير المعترف بها حتى الآن هذه البيروفسكايتات وربما البيروفسكايتات الهجينة المماثلة إلى مرشحات منظورية كوسيط نشط للتشغيل المجهري.Translated Description (French)
La dynamique de la transition de phase structurelle de premier ordre induite thermiquement dans un monocristal de haute qualité de la pérovskite organique-inorganique (C12H25NH3)2PbI4 a été étudiée par microscopie optique. La propagation du front de phase rectiligne (plan habituel) pendant la transition de phase le long des voies de refroidissement et de chauffage de l'hystérésis thermique a été observée. Le caractère thermochromique de la transition a permis de surveiller la dépendance thermique de la densité optique moyenne et a facilité la visualisation de la propagation de l'interface. La boucle d'hystérésis thermique a une largeur de 10 K et la vitesse d'interface est constante à V ≈ 1,6 mm s(-1). La transition s'accompagne d'un changement important de la taille des cristaux, avec un allongement d'environ6% le long de l'axe b et une compression d'environ -2% le long de l'axe a, en excellent accord avec les données de diffraction des rayons X précédemment rapportées. La progression du plan d'habitude est au moins 160 fois plus rapide que dans les matériaux de spin-crossover, et ouvre de nouvelles perspectives pour les pérovskites organiques-inorganiques en tant que matériaux de commutation solides. De plus, les cristaux de (C12H25NH3)2PbI4 sont exceptionnellement robustes mécaniquement et présentent une excellente résilience au cycle thermique. Ces propriétés non reconnues jusqu'à présent transforment cette pérovskite hybride et éventuellement des pérovskites hybrides similaires en candidats en perspective en tant que milieu actif pour l'actionnement microscopique.Translated Description (Spanish)
La dinámica de la transición de fase estructural de primer orden inducida térmicamente en un monocristal de alta calidad de la perovskita orgánica-inorgánica (C12H25NH3)2PbI4 se investigó mediante microscopía óptica. Se observó la propagación del frente de fase recta (plano de hábito) durante la transición de fase a lo largo de las vías de enfriamiento y calentamiento de la histéresis térmica. El carácter termocrómico de la transición permitió monitorear la dependencia térmica de la densidad óptica media y ayudó a la visualización de la propagación de la interfaz. El bucle de histéresis térmica tiene 10 K de ancho y la velocidad de la interfaz es constante a V ≈ 1.6 mm s(-1). La transición se acompaña de un cambio considerable en el tamaño del cristal, con un alargamiento de ~6% a lo largo del eje b y una compresión de ~ -2% a lo largo del eje a, en excelente acuerdo con los datos de difracción de rayos X informados anteriormente. La progresión del plano de hábito es al menos 160 veces más rápida que en los materiales de cruce de espín, y abre nuevas perspectivas para las perovskitas orgánicas-inorgánicas como materiales de conmutación sólidos. Además, los cristales de (C12H25NH3)2PbI4 son inusualmente robustos mecánicamente y presentan una excelente resistencia al ciclo térmico. Estas propiedades hasta ahora no reconocidas convierten esta y posiblemente otras perovskitas híbridas similares en candidatos en perspectiva como medio activo para la actuación microscópica.Files
srep16634.pdf.pdf
Files
(2.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:55688c8d65c2ff683a80db0439cf477d
|
2.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الديناميكيات المكانية والزمانية السريعة والقوية للمرحلة الانتقالية من الدرجة الأولى في بلورات البيروفسكايت العضوي غير العضوي (C12H25NH3)2PbI4
- Translated title (French)
- Dynamique spatio-temporelle rapide et robuste de la transition de phase du premier ordre dans les cristaux de la pérovskite organique-inorganique (C12H25NH3)2PbI4
- Translated title (Spanish)
- Dinámica espaciotemporal rápida y robusta de la transición de fase de primer orden en cristales de la perovskita orgánica-inorgánica (C12H25NH3)2PbI4
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2416845862
- DOI
- 10.1038/srep16634
References
- https://openalex.org/W1614533393
- https://openalex.org/W1813223549
- https://openalex.org/W1966267914
- https://openalex.org/W1968153078
- https://openalex.org/W1982936524
- https://openalex.org/W1990489012
- https://openalex.org/W2002301940
- https://openalex.org/W2005631912
- https://openalex.org/W2006686922
- https://openalex.org/W2013133776
- https://openalex.org/W2017713099
- https://openalex.org/W2024908520
- https://openalex.org/W2026514296
- https://openalex.org/W2027149036
- https://openalex.org/W2031291773
- https://openalex.org/W2035397082
- https://openalex.org/W2037637812
- https://openalex.org/W2038179384
- https://openalex.org/W2041451795
- https://openalex.org/W2043055450
- https://openalex.org/W2046089227
- https://openalex.org/W204759794
- https://openalex.org/W2055634959
- https://openalex.org/W2057327293
- https://openalex.org/W2060440976
- https://openalex.org/W2063046797
- https://openalex.org/W2064187621
- https://openalex.org/W2077042049
- https://openalex.org/W2077589750
- https://openalex.org/W2086458974
- https://openalex.org/W2092705122
- https://openalex.org/W2096439074
- https://openalex.org/W2114118829
- https://openalex.org/W2120669370
- https://openalex.org/W2144526507
- https://openalex.org/W2144531166
- https://openalex.org/W2164780023
- https://openalex.org/W2313742827
- https://openalex.org/W2319659268
- https://openalex.org/W2338054465