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A mistura de cátions em estruturas de perovskita híbrida orgânico-inorgânica bidimensional (2D) (HOIP) representa um importante grau de liberdade para modificar os efeitos de template orgânico e personalizar estruturas inorgânicas. No entanto, o número limitado de sistemas de HOIP 2D com cátions mistos conhecidos geralmente emprega uma razão de cátions de 1:1 para estabilizar a estrutura da perovskita 2D. Aqui, demonstramos um sistema de cátions mistos quíricos-quíricos, onde uma quantidade controlada de cátions quíricos S-2-MeBA (S-2-MeBA = (S)-(−)-2-metilbutilamônio) pode ser dopada em (S-BrMBA)2PbI4 (S-BrMBA = (S)-(−)-4-bromo-α-metilbenzilamônio), modulando a simetria estrutural de um estado de simetria mais alta (C2) para o estado de simetria mais baixa (P1). Essa mudança estrutural ocorre quando a concentração de S-2-MeBA, medida por ressonância magnética nuclear em solução, ultrapassa um nível crítico─especificamente, para 1.4 ± 0.6%, a estrutura permanece como C2, enquanto 3.9 ± 1.4% de substituição induz a mudança estrutural para P1 (essa estrutura é estável até ∼7% de substituição). A análise de ocupação atômica sugere que um local específico de cátions S-BrMBA é preferencialmente substituído por S-2-MeBA na célula unitária. Cálculos de teoria do funcional da densidade indicam que a separação de spin ao longo de diferentes caminhos k pode ser modulada pela dopagem de cátions. Uma verdadeira banda de dicromismo circular na energia do exciton da fase de dopagem de 3.9% mostra inversão de polaridade e um deslocamento azul de ∼45 meV da forma de linha do tipo efeito Cotton em relação a (S-BrMBA)2PbI4. Também é observada uma tendência de temperatura de fusão suprimida com maior concentração de dopagem. O sistema de dopagem de cátions quíricos e a transição estrutural induzida pela concentração de dopagem fornecem uma estratégia de design de material para modular e melhorar aquelas propriedades emergentes que são sensíveis a diferentes tipos de quebra de simetria.
Xie et al. (Quarta-feira,) estudou essa questão.