Dr Paulina Płochocka-Maude, prof. uczelni, polska badaczka krążąca między PWr i Francuską Akademią Nauk w Tuluzie, gdzie pracuje i realizuje kolejne granty, zawodowo robi to, co lubi. Dlatego od kilku lat bada właściwości miękkich perowskitów i otrzymuje kolejne granty z dużym dofinansowaniem.

Miękkie perowskity - nowy paradygmat inżynierii półprzewodników

Najnowszy projekt dr Pauliny Płochockiej-Maude, profesor uczelni to „SERENADE – Miękkie perowskity – nowy paradygmat inżynierii półprzewodników”. Badaczka dostała grant na prawie 4 mln zł. „Miękkość” materiałów rzadko koreluje z ich dobrymi własnościami elektrooptycznymi, i to stanowi o unikalności perowskitów. Projekt będzie realizowany w konsorcjum z Instytutem Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN.

Perowskity to grupa minerałów zbudowanych z organicznych - nieorganicznych związków chemicznych doskonale absorbujących światło, które pozwalają przekształcać energię słoneczną w prąd w ogniwie fotowoltaicznym. Ogniwo takie jest lekkie, ponieważ warstwa perowskitu może być niezwykle cienka. Potencjalnie technologia produkcji takich ogniw może być dużo tańsza niż obecnie.

Perowskity bardzo interesujące dla naukowców

Półprzewodniki perowskitowe to w ostatnich latach jedne z najbardziej intensywnie badanych materiałów. Wynika to z ich unikalnych właściwości sprawiających, że są one niezwykle obiecujące w zastosowaniach fotowoltaicznych i emiterach światła. W ciągu 10 lat ogniwa fotowoltaiczne wykorzystujące perowskity osiągnęły wydajność porównywalną z ogniwami opartymi o technologię krzemową, która rozwija się od ponad 50 lat. Dodatkowo perowskity mogą być syntetyzowane przy wykorzystaniu metod mokrej chemii, co znacząco obniża koszty ich produkcji. Inną unikalną cechą półprzewodników perowskitowych jest to, że są bardziej miękkie niż krzem czy arsenek galu, czyli powszechnie wykorzystywane obecnie półprzewodniki.

– W projekcie chcemy się skupić na podatności miękkich perowskitów na odkształcenie i na tym, jak to wykorzystać do modyfikowania ich właściwości. Odkształcanie perowskitów wpływa na rozmieszczenie atomów wewnątrz ich sieci i w ten sposób zmienia ich właściwości. Pod wpływem naprężeń czy ściskania można kontrolować ich własności absorpcyjne i emisyjne, czyli jaki mają kolor lub jakiego koloru światło emitują. Miękkość perowskitów sprawia, że stopień modyfikacji ich własności jest dużo większy niż w przypadku dotychczas znanych półprzewodników – opowiada prof. Paulina Płochocka-Maude.

Dodaje, że perowskity pierwszy raz zostały zidentyfikowane w latach 1912-1913, więc nie jest to nowy materiał, a w latach 80. były nawet intensywnie badane, ale badania te przeszły bez echa.

- Dopiero w 2010 r. okazało się, że wykorzystywane w panelach słonecznych zachowują się bardzo dobrze. Tak dobrze jak znany nam np. krzem, czyli stare technologie, przy których trzeba było wielu lat, żeby osiągnąć tak dobrą wydajność. Tymczasem perowskity, które w zasadzie się gotuje, to nie jest materiał, który potrzebuje bardzo zaawansowanej technologii. To był duży sukces – opowiada badaczka.

Laureatka Polskiej Nagrody Inteligentnego Rozwoju

Wcześniej, bo w 2020 r., prof. Paulina Płochocka-Maude była laureatką Polskiej Nagrody Inteligentnego Rozwoju. Wtedy badaczkę doceniono m.in. za prace nad perowskitami, które pozwalają przekształcać energię słoneczną w prąd w ogniwie fotowoltaicznym. Profesor z W11 została wyróżniona za realizację projektów pt. „Ekscytony, fonony i polarony w półprzewodnikowych perowskitach i ich pochodnych” oraz „W stronę deterministycznej kontroli własności heterostruktur van der Waalsa”. Celem projektu było wyjaśnienie, co czyni perowskity tak unikalnymi i określenie metod kontroli ich unikalnych własności. Na realizację tego projektu badaczka otrzymała 1,8 mln zł w ramach grantu Opus przyznanego przez Narodowego Centrum Nauki.

Drugi projekt związany był z poszukiwaniem nowych materiałów półprzewodnikowych, których własności pozwolą na jeszcze wydajniejsze przetwarzanie informacji. Do tej grupy należą dichalkogenki metali przejściowych, które potencjalnie pozwolą na dalszy dynamiczny rozwój tego typu technologii. Na realizację tego projektu profesor otrzymała 530 tys. zł w ramach grantu Preludium.

Dzięki wykorzystaniu unikalnych cech struktury pasmowej dichalkogenków metali przejściowych możliwe będzie zakodowanie przy użyciu pojedynczego elektronu ośmiu bitów informacji zamiast dwóch, wykorzystując do tego dodatkowe stopnie swobody: ładunek, spin oraz pseudospin. Umożliwi to przetwarzanie większej ilości informacji w krótszym czasie i przy mniejszym zużyciu energii. Efektem może być stworzenie szybszych i bardziej ekologicznych komputerów.

Centre National de la Recherche Scientifique w Tuluzie

Prof. Paulina Płochocka-Maude na co dzień pracuje we francuskim Centre National de la Recherche Scientifique w Tuluzie w laboratorium wysokich pól magnetycznych. Od 2019 r. jest pracownikiem PWr, gdzie realizuje swoje projekty. Badaczka zanim zaczęła pracę w jednym z eksperymentalnych i unikatowych laboratoriów na świecie, zrobiła doktorat na Uniwersytecie Warszawskim badając dynamikę nośników w studniach kwantowych i wyjechała na staż podoktorski do Izraela. Tam spędziła dwa lata w Instytucie Naukowym Weizmanna. Potem trafiła na roczny staż do Grenoble.

- Zakładałam, że po stażu we Francji wrócę do Polski, do PAN. Stało się inaczej. Poznałam męża, naukowca z Wielkiej Brytanii. Aplikowałam do pracy w laboratorium wysokich pól magnetycznych, których na świecie jest kilka. Są to bardzo unikatowe i eksperymentalne laboratoria – opowiada dr Paulina Płochocka-Maude.

Recepta na sukces

Badaczka poproszona o receptę na sukces mówi, że przede wszystkim trzeba robić to, co się lubi. Bardzo się też przydaje szczęście do pracy z właściwymi ludźmi. Ważne, aby w okresie kiedy człowiek jest najbardziej chłonny, najwięcej się uczyć i trafić na właściwych mentorów

- Zmienianie tematów badań naukowych i pisanie kolejnych grantów jest bardzo rozwijające. Człowiek wciąż się czegoś uczy. Żeby mieć nowe pomysły, trzeba się stymulować. Stymulująca jest zmiana tematyki, bo to wymaga ciągłej gotowości do zdobywania wiedzy. Tego mnie uczyli moi mentorzy, żeby się nie zasiedzieć się w jednej dziedzinie – mówi profesor.

Przyznaje, że to również kwestia dużego temperamentu i niechęci do nudy ani w życiu, ani w nauce. Dlatego jako matka dwóch córek w wieku 11 i 12 lat oraz miłośniczka jazdy konnej o nudzie nie ma mowy. - Jestem właścicielką konia. Lubię się nim zajmować, jeździć na nim ale to bardzo czasochłonne zajęcie – śmieje się prof. Paulina Płochocka-Maude. Dodaje, że lubi bardzo wiele aspektów w swojej pracy, najbardziej doświadczenia, czyli wykonywać coś własnymi rękami. Stąd fizyka eksperymentalna.

- Ogromną przyjemność sprawa mi również dogłębne zrozumienie czegoś.– opowiada prof. Paulina Płochocka-Maude.

Ula Małecka