FNP nagrodziła prof. Lewińskiego za opracowanie mechanochemicznych metod syntezy perowskitów poprawiających ich właściwości fotowoltaiczne.

Badania prowadzone przez prof. Janusza Lewińskiego mają multidyscyplinarny charakter – jego zainteresowania obejmują zarówno fundamentalną chemię nieorganiczną i metaloorganiczną, jak też katalizę, chemię oraz inżynierię materiałów i nanomateriałów funkcjonalnych, a także nanotechnologię. Charakterystyczną cechą badań prowadzonych w jego zespole jest wdrażanie badań podstawowych na poziomie molekularnym do praktycznych zastosowań w wytwarzaniu materiałów funkcjonalnych - informuje FNP w prasowym komunikacie.

Perowskity metalohalogenkowe - przebój wśród półprzewodników optoelektronicznych

Perowskity metalohalogenkowe (MHP) to materiały wykazujące regularną budowę sieci krystalicznej i będące strukturalnymi analogami naturalnie występujących minerałów perowskitowych. Unikalne właściwości fizykochemiczne MHP - takie jak wysoki współczynnik absorpcji światła czy możliwość modulowania ich właściwości w pożądanym kierunku poprzez kontrolowane zdefektowanie ich sieci krystalicznej - sprawiły, że w ostatniej dekadzie MHP stały się jedną z najintensywniej rozwijanych grup półprzewodników.

Głównym motorem rozwoju chemii MHP było ich wykorzystanie w perowskitowych ogniwach fotowoltaicznych (PSC), które przez wielu naukowców uważane są wręcz za najważniejsze osiągnięcie w dziedzinie fotowoltaiki od czasu wynalezienia ogniw krzemowych.

Fotowoltaika perowskitowa oferuje bowiem możliwość stosowania ogniw, które są nie tylko wydajne i tanie w sposobie wytwarzania, ale także lekkie, cienkie i elastyczne. Jednak zastosowanie samych materiałów perowskitowych jest dużo szersze i obejmuje także m.in. fotokatalizę, diody elektroluminescencyjne (LED) czy detektory promieniowania jonizującego.

Mimo ciągle niedoskonałych parametrów związanych z ich trwałością, w ciągu ostatniej dekady organiczne i nieorganiczne perowskity metalohalogenkowe całkowicie zmieniły krajobraz półprzewodników optoelektronicznych przeznaczonych do różnych zastosowań fotowoltaicznych i optoelektronicznych. MHP są zwykle wytwarzane w laboratoriach za pomocą klasycznych metod mokrej chemii, które wymagają stosowania rozpuszczalników organicznych. Podejście to wiąże się jednak z istotnymi problemami, w tym związanymi z wytwarzaniem ograniczonej palety MHP wynikającej z braku możliwości stosowania substratów nierozpuszczalnych, a także niestabilnością otrzymanych dyspersji koloidalnych.

Nowy pomysł na syntezę perowskitów

Prof. Janusz Lewiński wraz z zespołem zaproponował alternatywne, pionierskie podejście, w którym MHP są syntetyzowane w prosty i wydajny sposób przy użyciu bezrozpuszczalnikowej metody mechanochemicznej, czyli poprzez bezpośrednią, indukowaną energią mechaniczną, reakcję substratów w formie stałej.

Takie podejście zapewnia większą powtarzalność procesu syntezy i możliwość użycia większej liczby substratów, a tym samym możliwość otrzymania perowskitów nieosiągalnych w procesie mokrej chemii. Ponadto otrzymane mechanochemicznie materiały perowskitowe (tzw. mechanoperowskity) są wysoce trwałe w atmosferze obojętnej.

Co więcej, ogniwa fotowoltaiczne wytworzone z wykorzystaniem mechanoperowskitów charakteryzują się lepszą wydajnością i dłuższą żywotnością, co wynika z mniejszej liczby defektów strukturalnych.

Te bardzo korzystne właściwości użytkowe mechanoperowskitów opracowanych przez zespół prof. Lewińskiego zostały potwierdzone w ramach współpracy z czołowymi zagranicznymi laboratoriami badawczymi zajmującymi się wytwarzaniem perowskitowych ogniw fotowoltaicznych.

Co równie istotne, opracowane bezrozpuszczalnikowe mechanochemiczne metody syntezy cechują się obniżonym kosztem środowiskowym, w tym w szczególności wysoką efektywnością atomową (ang. atom efficiency) i energetyczną, czym wpisują się w rosnący na znaczeniu nurt „zielonej chemii”. To właśnie w tym kontekście mechanochemia znalazła się na ogłoszonej przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) liście „10 innowacji, które zmienią świat”.

***

Janusz Lewiński urodził się w 1956 roku. W 1989 roku uzyskał stopień doktora nauk chemicznych na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej (WCh PW). W tej samej jednostce w 2001 roku obronił rozprawę habilitacyjną, a następnie w 2007 roku uzyskał tytuł profesora nauk chemicznych. Od 2014 roku jest kierownikiem Zakładu Chemii Metaloorganicznej i Katalizy na WCh PW.

Równolegle w 2008 roku został zatrudniony w Instytucie Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN), gdzie kieruje również Zespołem „Kompleksy Koordynacyjne i Materiały Funkcjonalne”. Duży wpływ na rozwój naukowy prof. Lewińskiego miały jego, ściśle związane ze współpracą naukową, pobyty badawcze na czołowych uczelniach europejskich i amerykańskich.

Prof. Lewiński jest autorem ponad 180 artykułów naukowych, w tym wielu opublikowanych w najbardziej prestiżowych czasopismach ogólnochemicznych i specjalistycznych. Jego praca badawcza została uhonorowana licznymi nagrodami, w tym m.in. Nagrodą Sekretarza Naukowego Polskiej Akademii Nauk (1989), Nagrodą Kemuli Polskiego Towarzystwa Chemicznego (2000), Nagrodą Polskiej Akademii Nauk im. Marii Skłodowskiej-Curie (2008).

W 2013 roku został wybrany na członka Europejskiej Akademii Nauk, w 2015 uhonorowany tytułem Fellow of the Royal Society of Chemistry przez brytyjskie Królewskie Towarzystwo Chemiczne, a w 2022 roku przyjęty w poczet Chemistry Europe's Fellows przez stowarzyszenie Chemistry Europe.

Prof. Janusz Lewiński współkierował dwoma dużymi projektami UE (FP7 Noblesse i H2020 FET-Open GOTSolar), był także kierownikiem ponad 20 projektów naukowych. Łączy umiejętnie badania podstawowe ze stosowanymi, czego wyrazem jest ponad 20 patentów, których jest autorem lub współautorem. W 2016 roku założył spółkę Nanoxo zajmującą się rozwojem chemii i technologii nanometrycznych form półprzewodników, tzw. kropek kwantowych, niezawierających metali ciężkich oraz materiałów perowskitowych.

Oprócz prof. Janusza Lewińskiego w gronie nagrodzonych przez FNP znaleźli się: dr hab. Sebastian Glatt, prof. Krzysztof Sacha i prof. Marcin Wodziński. Grono laureatów, łącznie z tegorocznymi zdobywcami Nagrody, liczy już 121 osób.(PAP)

Nauka w Polsce

ekr/ bar/