Wykład otwarty prof. Claudio Quarti, Mons University (Belgia) w ramach wizyty mentoringowej

14 05 2025

Zapraszamy na wykład otwarty „2D halide perovskites: a theoretical insight on an intriguing class of chemically tunable, dimensionally confined semiconductors”, przygotowany w ramach wizyty mentoringowej Działania I.1.1/IV.1.1 „Program Mentor”.

Na zaproszenie Laboratorium Symulacji Systemów Chemicznych i Biologicznych Centrum Nowych Technologii (CeNT UW) Uniwersytetu Warszawskiego wykład wygłosi prof. Claudio Quarti z Uniwersytetu w Mons (Belgia).

Wykład otwarty odbędzie się w czwartek 21 maja 2025 r. o godz. 15:15-16:15 w sali 1.40, mieszczącej się na I piętrze budynku Wydziału Fizyki przy ul. Pasteura 5.

Dwuwymiarowe perowskity halogenkowe (2DHP) to bardzo intrygująca klasa półprzewodników ograniczonych wymiarowo, z interesującymi perspektywami dla zastosowań związanych z energią, w szczególności fotowoltaiką i emisją światła[1-2]. Te dwuwymiarowe materiały, przetwarzane w technikach roztworowych, uzyskuje się poprzez integrację nieporęcznych związków organicznych, najczęściej alkilo- lub małych cząsteczek arylowych, które działają jako przekładki, interkalując między atomowo cienkimi, półprzewodnikowymi, metalohalogenkowymi arkuszami nieorganicznymi[3]. Odpowiednie przestrzenne ograniczenie fotogenerowanych cząsteczek nadaje tym materiałom szereg nowych właściwości, w porównaniu do ich trójwymiarowych odpowiedników, w tym emisję ekscytonową, strojenie dielektryczne i właściwości nieliniowe[4]. Ponadto, kilka badań wykazuje możliwość włączania coraz bardziej złożonych przekładek, takich jak związki sprzężone p, co dodatkowo poszerza możliwości dostrajania ich właściwości elektronicznych i optycznych[5].

W niniejszym wystąpieniu postaramy się przedstawić szeroki przegląd właściwości elektronicznych i optycznych tej intrygującej klasy związków 2D, w świetle ich elastyczności wymiarowej i kompozycyjnej. Zaczynając od najbardziej powszechnych 2DHP zawierających elektronicznie obojętne krótkie łańcuchy alkilowe, pokażemy wpływ sprzężenia orbitali spinowych na elektroniczną strukturę pasmową[6], a następnie omówimy sygnatury wibronowe, które wskazują na tworzenie polaronów w tych materiałach[7]. Starając się połączyć wieloletnie badania spektroskopowe[4] z nowoczesnymi technikami symulacji ab-initio, omówimy właściwości ekscytonowe tych materiałów, łącząc analizę symetrii z rozwiązaniem ab-initio równania Bethe-Salpetera[8]. [Wreszcie, zbadamy przestrzeń chemiczną tych materiałów, rozważając wpływ podstawienia dwuwartościowych gatunków metali (Sn2+, Pb2+) kombinacją metali jednowartościowych/trójwartościowych (Ag1+, Bi3+),[9] jak również włączenie sprzężonych ugrupowań p, jako przekładek[10].

[1] S. Sidhik, et al., Science, 377, 1425−1430 (2022).
[2] C. Sun, et al., Nat. Commun. 12, 2207 (2021).
[3] B. Saparov and D. Mitzi, Chem. Rev. 116, 4558 (2016).
[4] C. Katan, N. Mercier and J. Even, Chem. Rev. 119, 3140 (2019).
[5] Y. Gao, et al., Nat. Chem., 11, 1151, (2019).
[6] C. Quarti, N. Marchal and D. Beljonne, J. Phys. Chem. Lett., 9, 3416 (2018).
[7] F. Thouin, et al., Nature materials 18, 349 (2019).
[8] C. Quarti, et al., Adv. Opt. Mater., 12, 2202801 (2024).
[9] M. Pantaler, et al., JACS Au 2022, 2, 136 (2021).
[10] F. Ledée, et al., Mater. Horiz., 2021, 8, 1547-1560 (2021).

Claudio Quarti jest pracownikiem naukowym FNRS na Uniwersytecie w Mons w Belgii. Jego badania koncentrują się na wykorzystaniu symulacji atomowych do badania elektronicznych i optycznych właściwości hybrydowych półprzewodników do zastosowań związanych z energią i informacją. W szczególności jest on bardzo aktywny w dziedzinie halogenkowych materiałów perowskitowych.

W 2013 r. uzyskał tytuł doktora inżynierii materiałowej na Politechnice w Mediolanie. Po odbyciu stażu podoktorskiego w CNR (Włoska Krajowa Rada ds. Badań Naukowych) przeniósł się na uniwersytet w Mons, gdzie otworzył linię badawczą poświęconą halogenkowym materiałom perowskitowym i półprzewodnikom hybrydowym/nieorganicznym. W ramach indywidualnego grantu FNRS miał okazję pracować przez 18 miesięcy jako stypendysta CNRS pod kierunkiem dr Claudine Katan i prof. Jacky’ego Evena, którzy byli pionierami badań teoretycznych nad perowskitami halogenkowymi.

W 2021 r. z powodzeniem uzyskał stałe stanowisko pracownika naukowego FNRS, a w 2024 r. zdobył grant motywacyjny FNRS na budowę swojej jednostki badawczej. Przez lata zbudował rozbudowaną sieć współpracy, obejmującą grupy badawcze we Francji, Włoszech, Szwajcarii, Luksemburgu, Polsce i Stanach Zjednoczonych. Jest również członkiem komitetu zarządzającego konsorcjum CECI, które zarządza obiektami obliczeniowymi w regionie Walonii.