Design, Synthesis and Characterization of Novel Lead-Free Perovskite-Inspired Hybrid Materials

Perovskites and perovskite-inspired materials have proven to be useful in many fields, and their adaptability sparked increasing interest in the scientific community in the last ten years. In this dissertation the goal is to produce one or more perovskite-inspired hybrid material characterizing their features and comparing them to the landscape found in literature for similar compounds. Seven new materials were synthesized, all of which are based on the presence of cyclohexylammonium (CHA) and zinc as their fixed constituents. Despite having synthesized CHAZnX3, CHA2ZnX4 and CHA3ZnX5 stoichiometries (with X=Cl, Br, I), the research focused on the first and last one. Said materials structure was characterized via X-ray diffraction, and their response to temperature stimuli was addressed through thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry. These materials present different phases depending on the temperature they are subjected to, and it is supposed that also other properties, such as the optical ones, change accordingly.

Le perovskiti e i materiali simil-perovskitici sono utilizzati in svariati ambiti e, negli ultimi anni, la loro versatilità ha suscitato l’interesse della comunità scientifica. Lo scopo di questo progetto è quello di produrre uno o più materiali ibridi simil-perovskitici, caratterizzandoli e comparandoli a composti di natura simile disponibili in letteratura. Sette nuovi materiali sono stati trovati durante questa ricerca, tutti a base di cicloesilammonio e zinco usati come costituenti fissi. Nonostante la riuscita sintesi delle stechiometrie CHAZnX3, CHA2ZnX4 e CHA3ZnX5 (con X=Cl, Br, I), la caratterizzazione si è focalizzata sulla prima e sull’ultima stoichiometria. La struttura di questi materiali è stata caratterizzata tramite diffrazione a raggi X, e la loro risposta agli stimoli termici è stata misurata tramite termogravimetria e calorimetria differenziale a scansione. I materiali appartenenti alle stoichiometrie CHAZnX3 sono anche stati mandati al sincrotrone di Grenoble per essere analizzati tramite raggi-X in concomitanza con uno stimolo termico. I composti scoperti presentano delle transizioni di fase solido-solido in dipendenza dalla temperatura a cui sono esposti, e si suppone che anche altre proprietà, come quelle ottiche, cambino di conseguenza.