FUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS BASED ON PEROVSKITES AND POLYMETHINE DYES FOR SOLAR ENERGY.

The structural and optical properties of composite films based on organic-inorganic perovskite CH3NH3РbІ3 and polymethine dye N1Cl (indocarbocyanine chloride) were investigated. Composite materials were obtained by two approaches: synthesis of perovskite in the presence of a dye in a precursor solut...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2026
Hauptverfasser:	Torchyniuk, Pavlo, V'yunov, Oleg, Kulinich, Andrii, Belous, Anatolii
Format:	Artikel
Sprache:	Englisch
Veröffentlicht:	V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2026
Online Zugang:	https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/765
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Ukrainian Chemistry Journal
Завантажити файл:

Institution

Ukrainian Chemistry Journal

_version_	1871466204883845120
author	Torchyniuk, Pavlo V'yunov, Oleg Kulinich, Andrii Belous, Anatolii
author_facet	Torchyniuk, Pavlo V'yunov, Oleg Kulinich, Andrii Belous, Anatolii
author_institution_txt_mv	[ { "author": "Pavlo Torchyniuk", "institution": "V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, Palladina ave., 32\/34, Kyiv, 03142, Ukraine mob. phone. (+38099) 727-98-06" }, { "author": "Oleg V'yunov", "institution": "V. I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry" }, { "author": "Andrii Kulinich", "institution": null }, { "author": "Anatolii Belous", "institution": "V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine" } ]
author_sort	Torchyniuk, Pavlo
baseUrl_str	https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai
collection	OJS
datestamp_date	2026-07-22T08:23:57Z
description	The structural and optical properties of composite films based on organic-inorganic perovskite CH3NH3РbІ3 and polymethine dye N1Cl (indocarbocyanine chloride) were investigated. Composite materials were obtained by two approaches: synthesis of perovskite in the presence of a dye in a precursor solution and modification of preformed perovskite films by applying a dye to their surface. The structure of the obtained materials was investigated using X-ray diffraction analysis. It was found that the addition of a polymethine dye does not lead to a change in the crystal structure of perovskite. The addition of a polymethine dye directly to the initial solution of perovskite precursors does not increase the absorption in the visible spectrum for composite films. The optimal concentration of the dye in the initial solution, at which the maximum fluorescence intensity and photostability of the films are achieved, is 3 mg/ml. In contrast, the application of the dye to the surface of the perovskite films led to an increase in absorption in the range from 400 to 650 nm, with peaks around 530 nm and 580&nbsp;nm, which corresponds to the spectral characteristics of indocarbocyanine. In addition, the fluorescence spectra of the composite films showed a shift of the perovskite fluorescence maximum from approximately 800 nm to 780–790 nm. The dye fluorescence bands appeared in the range of 600–660 nm. It was found that the composite films are characterized by significantly higher photostability compared to pure perovskite. It was shown that the fluorescence intensity of the dye depends on the heat treatment conditions: its maximum values are observed at annealing temperatures of 60–70 °C, while a further increase in temperature to 80&nbsp;°C leads to a decrease in the emission intensity. In addition, for perovskite/N1Cl composite films, the fluorescence intensity of perovskite usually increases with annealing time.
doi_str_mv	10.33609/2708-129X.92.1.2026.61-79
first_indexed	2026-04-01T01:00:19Z
format	Article
fulltext	61 УДК 621.383.51:667.28:539.216 doi: 10.33609/2708-129X.92.1.2026.61-79 ФУНКЦІОНАЛЬНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПЕРОВСЬКІТІВ І ПОЛІМЕТИНОВИХ БАРВНИКІВ ДЛЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ П. В. Торчинюк1, А. В. Кулініч2, О. І. В’юнов1, А. Г. Білоус1 1Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В. І. Вернадського НАН України, просп. Академіка Палладіна, 32/34, Київ 03142, Україна 2Інститут органічної хімії НАН України, вул. Академіка Кухаря, 5, Київ 02094, Україна e-mail: pasha.torchyniuk@gmail.com Досліджено структурні та оптичні властивості композиційних плівок на основі ор- гано-неорганічного перовськіту CH3NH3РbІ3 та поліметинового барвника N1Cl (індо- карбоціанін хлорид). Композиційні матеріали отримували двома способами: синтезом перовськіту за присутності барвника та нанесенням барвника на поверхню плівок пе- ровськіту. За результатами рентгенофазового аналізу встановлено, що введення барвника не впливає на кристалічну структуру перовськіту. Показано, що додавання барвника безпосередньо до вихідного розчину прекурсорів перовськіту не призводить до сут- тєвого підсилення поглинання у видимій області спектра. Визначено, що оптималь- на концентрація барвника у вихідному розчині становить 3 мг/мл; за цієї концентра- ції для отриманих композиційних плівок спостерігають максимальну інтенсивність флуоресценції та підвищену фотостійкість. Встановлено, що нанесення барвника на поверхню плівок перовськіту зумовлює посилення поглинання у спектральному діапазоні 400–650 нм із максимумами близь- ко 530 та 580 нм, характерними для індокарбоціаніну. У спектрах флуоресценції ком- позиційних плівок зафіксовано зміщення максимуму випромінювання перовськіту з ~800 до ~780–790 нм, а також появу смуг флуоресценції барвника в області 600–660 нм. Показано, що такі композиційні плівки характеризуються суттєво підвищеною фото- стабільністю порівняно з чистими перовськітними плівками. Ключові слова: органо-неорганічний перовськіт, поліметинові барвники, компози- ційні матеріали, оптичні властивості. 62 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026 ФУНКЦІОНАЛЬНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПЕРОВСЬКІТІВ І ПОЛІМЕТИНОВИХ БАРВНИКІВ ДЛЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИФІЗИЧНА ХІМІЯ ВСТУП. Матеріали зі структурою пе- ровськіту привертають увагу дослідників у галузі сучасного матеріалознавства зав- дяки своїм унікальним фізико-хімічним властивостям та широким можливостям практичного застосування в різноманітних електронних і оптоелектронних пристро- ях, зокрема у світлодіодах, фотодетекторах, лазерах, сенсорах та елементах перетворен- ня сонячної енергії [1–5]. Такі сполуки ха- рактеризуються гнучкістю (адаптивністю) кристалічної структури, високою рухливі- стю носіїв заряду, значними коефіцієнтами світлопоглинання та можливістю тонкого регулювання електронної структури шля- хом зміни складу. Особливе місце серед таких матеріалів займають органо-неорганічні галогенідні перовськіти, які впродовж останніх років вважаються одним із найбільш перспек- тивних класів матеріалів для створення новітніх фотоелектричних пристроїв. Їхня загальна формула зазвичай описується як ABX3, де A – органічний катіон (напри- клад, метиламоній або формамідиній), B – двовалентний катіон металу (найчасті- ше Pb2+ або Sn2+), а X – галогенід-іон (Cl−, Br−, I−). Поєднання органічної та неорганіч- ної складових надає цим матеріалам комп- лекс властивостей, які важко реалізувати в традиційних напівпровідниках. До них належать високий коефіцієнт поглинан- ня світла, довгі дифузійні довжини носіїв заряду, мала енергія зв’язку екситонів та можливість отримання тонких плівок про- стими рідиннофазними методами. Завдя- ки цим характеристикам перовськітні ма- теріали стали основою нового покоління сонячних елементів. За відносно короткий період розвитку цієї технології ефектив- ність перетворення сонячної енергії в пе- ровськітних фотоелементах сягнула понад 26 % [6]. Такий стрімкий прогрес є резуль- татом численних досліджень, спрямованих на визначення чинників, які визначають властивості матеріалу. Крім того, техно- логії синтезу та нанесення перовськітних шарів можуть бути значно дешевшими та енергоощаднішими порівняно з виробни- цтвом кремнієвих фотоелементів, що від- криває перспективи створення доступних і високоефективних джерел відновлюваної енергії. Попри значний прогрес у цій галузі, ши- роке практичне впровадження органо-не- органічних галогенідних перовськітів усе ще стримується низкою технологічних ви- кликів. Одним із найважливіших є недо- статня стабільність цих матеріалів у часі. Перовськітні структури можуть деграду- вати під впливом факторів навколишнього середовища, зокрема під дією вологи, кис- ню, підвищених температур та ультрафіо- летового випромінювання [7, 8]. Ці проце- си призводять до руйнування кристалічної ґратки, утворення дефектів та зниження ефективності фотоелектричних пристро- їв. Іншою суттєвою проблемою є обмеже- ний спектральний діапазон поглинання сонячного випромінювання. Більшість пе- ровськітів ефективно поглинають світло переважно у видимій частині спектра, тоді як значна частина сонячної енергії припа- дає на ближню інфрачервону область. Це обмежує потенційну ефективність викори- стання сонячного випромінювання. Для вирішення зазначених проблем ак- тивно досліджують різні підходи, серед яких важливе місце займає модифікація складу та структури перовськітних мате- 63https://ucj.org.ua П. В. Торчинюк, А. В. Кулініч, О. І. В’юнов, А. Г. Білоус УХЖ № 1 / ТОМ 92 ріалів. Зокрема, зміна іонного складу або введення нових компонентів у кристаліч- ну ґратку дає змогу регулювати оптичні та електронні властивості матеріалу. Однак такі методи часто супроводжуються виник- ненням структурних дефектів внаслідок порушення умов структурної стабільності перовськітної гратки, зокрема відхилення від так званого показника толерантності Голдшмідта, який визначається співвід- ношенням іонних радіусів у кристалічній структурі. Порушення цих співвідношень може призводити до нестабільності фаз та погіршення функціональних характерис- тик матеріалу. Альтернативним підходом є створення композитних систем, у яких перовськітна структура зберігається незмінною, а не- обхідних функціональних властивостей досягають шляхом введення додаткових органічних, полімерних компонентів. Така стратегія дозволяє зменшити ризик струк- турної деградації та водночас забезпечити розширення спектра оптичних властивос- тей матеріалу. Особливий інтерес у цьому контексті становлять композити, що по- єднують органо-неорганічні перовські- ти з органічними барвниками, здатними виступати ефективними сенсибілізаторами світла. Одним із перспективних класів таких сенсибілізаторів є поліметинові барвники (також відомі як ціаніни), які вирізняються найбільшим діапазоном варіювання елект ронних спектрів поглинання і флуоресцен- ції серед усіх відомих органічних хромофо- рів. Залежно від будови, їхній довгохвильо- вий електронний перехід може змінювати- ся від ближнього УФ через весь видимий діапазон і далі в ближню ІЧ-область елект ромагнітного спектра майже до 1600 нм [9–12]. Ці сполуки відомі високими моляр- ними коефіцієнтами поглинання, можли- вістю тонкого налаштування спектральних характеристик шляхом варіювання довжи- ни (і будови) поліметинового ланцюга та хімічної природи кінцевих груп. Завдяки цим властивостям поліметинові барвники широко застосовують у лазерних техно- логіях [13], нелінійно-оптичних та елек- трооптичних середовищах [14], фотодина- мічній терапії [15], біомедичних дослідже ннях [16, 17]. Інтеграція поліметинових барвників із перовськітними матеріалами відкриває нові можливості для створення функціо нальних композитів із розширеним спек- тральним відгуком. У таких системах барвники можуть виконувати роль світло чутливих сенсибілізаторів, які поглинають фотони у тих діапазонах спектра, де влас- не перовськіт поглинає слабко або не по- глинає зовсім. Після поглинання фотона енергія може передаватися до перовські- ту, що сприяє генерації додаткових носіїв заряду та, відповідно, підвищує ефектив- ність фотоелектричних процесів. Тобто, створення композиційних матеріалів типу «органо-неорганічний перовськіт / поліме- тиновий барвник» може забезпечити роз- ширення спектрального діапазону погли- нання сонячного випромінювання та під- вищення чутливості матеріалу у видимій і ближній інфрачервоній областях. Крім розширення спектральної чутливості, вве- дення органічних компонентів може також позитивно впливати на морфологію та ста- більність перовськітних плівок. Барвники або полімерні добавки можуть виконувати роль пасиваторів поверхневих дефектів, 64 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026 ФУНКЦІОНАЛЬНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПЕРОВСЬКІТІВ І ПОЛІМЕТИНОВИХ БАРВНИКІВ ДЛЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИФІЗИЧНА ХІМІЯ зменшуючи рекомбінацію носіїв заряду та підвищуючи стабільність матеріалу під дією зовнішніх факторів. Це відкриває пер- спективи створення більш довговічних та ефективних фотоелектричних пристроїв. Отже, розроблення та дослідження ком- позиційних матеріалів на основі органо-не- органічних перовськітів і поліметинових барвників є актуальним напрямом сучас- ного матеріалознавства та сонячної енер- гетики. Такі системи можуть поєднувати високі показники фотоелектричної ефек- тивності перовськітів із широким та інтен- сивним спектральним поглинанням орга- нічних барвників, що створює передумови для підвищення ефективності перетворен- ня сонячної енергії. Метою цієї роботи є створення та дослі- дження композиційних плівок типу «орга- но-неорганічний перовськіт/поліметино вий барвник» з метою розширення спект рального діапазону поглинання та/або підвищення чутливості до сонячного ви- промінювання. ЕКСПЕРИМЕНТ ТА ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ Матеріали. Для синтезу органо-неор- ганічних перовськітів як вихідні реаген- ти використовували йодид свинцю (PbI2) і метиламоній йодид (CH3NH3I). З метою стабілізації структури перовськіту в усіх досліджуваних зразках йод частково замі- щували хлором, для чого додавали хлорид метиламонію CH3NH3Cl (марки х.ч.). Як розчинник використовували осушений ди- метилсульфоксид (DMSO, х.ч.). Органо-не- органічні перовськіти CH3NH3РbІ3 було от- римано методом одностадійного осадження з розчину в DMSO, в якому вихідні реагенти PbI2 та CH3NH3I були розчинені в співвід- ношенні 1:2 при перемішувані за 70 °С про- тягом 1 години. Формування кристалічних плівок перовськіту CH3NH3РbІ3 проводили в сухому боксі. Попередньо отриманий про- зорий розчин наносили на очищені скляні підкладки методом spin-coating зі швидкі- стю 1200 об/хв протягом 30 с. Термічне об- роблення плівок проводили на попередньо нагрітій плитці за 100 °С упродовж 90 хв та за 190 °С упродовж 15 хв. Отримання композиційних матеріалів типу «органо-неорганічний перовськіт / по- ліметиновий барвник». Композиційні ма- теріали типу «органо-неорганічний перов- ськіт / поліметиновий барвник» отримува- ли двома способами. У першому полімети- новий барвник вводили безпосередньо до прекурсорного розчину перовськіту перед формуванням плівок. До розчину перовськітних прекурсорів (1,8436 г у 1,5 мл DMSO) додавали 0,6; 6 та 12 мг поліметинового барвника, розчине- ного у 0,5 мл DMSO з подальшим перемі- шуванням. Кінцева концентрація барвни- ка у розчині становила 0,3; 3,0 та 6,0 мг/мл відповідно, що відповідає приблизно 0,032; 0,32 та 0,64 мас.% барвника відносно маси перовськітних прекурсорів. Отриманий розчин використовували для формування тонких плівок композиційного матеріалу. Другий полягав у формуванні компози- ційних плівок шляхом нанесення барвни- ка на попередньо синтезовані перовськіт- ні плівки. Для цього на поверхню плівок CH3NH3РbІ3 наносили розчин N1Cl із кон- центрацією 3 мг/мл у хлороформі методом spin-coating. Після випарювання розчин- ника зразки піддавали термічному оброб ленню (відпалу) за температур 50–80 °C протягом 5–15 хв, що сприяло видаленню 65https://ucj.org.ua П. В. Торчинюк, А. В. Кулініч, О. І. В’юнов, А. Г. Білоус УХЖ № 1 / ТОМ 92 залишків розчинника та формуванню ком- позиційного шару. Обладнання. Фазовий склад зразків встановлено рентгенографічним методом за дифрактограмами порошків, знятими на установці «ДРОН-4-07» (СuKα-випромі- нювання і Ni фільтр) в інтервалі 2θ = 5–50° із кроком зйомки 0,04° та експозицією 4 с для органо-неорганічних перовськітів. Вимірювання спектрів поглинання про- водили на спектрофотометрі Shimadzu UV- 3100, із використанням чистого скла-під- кладки як порівняння. Спектри флуорес- ценції реєстрували на спектрофлуориме- трі Solar CM-2203, опромінюючи зразок із фронтальної сторони (тобто сторони, на яку наносили плівки перовськіту й барвни- ка) під кутом близько 60° до площини по- верхні та реєструючи спектр флуоресценції під кутом 90° до опромінення (тобто 30° до площини поверхні). Довжина хвилі опро- мінення становила в усіх випадках 470 нм, із широкою щілиною збудження (напів- ширина смуги збудження складала 20 нм, що для цієї області відповідає 900 см−1). Кінетику флуоресценції досліджували на спектрофлуориметрі Solar CM-2203 при збудженні випромінюванням із довжиною хвилі 470 нм і реєстрації інтенсивності флуоресценції в області максимуму випро- мінювання перовськіту (790 нм). Властивості композиційних плівок на основі органо-неорганічного перовськіту та поліметинового барвника Барвник, який використовували для створення композиційних матеріалів [N1Cl, індокарбоціанін хлорид, 1,3,3-триметил-2- [3-(1,3,3-триметил-1,3-дигідро-2H-індол- 2-іліден)-1-пропеніл]-3H-індолію хлорид] (рис. 1) характеризується інтенсивною смугою поглинання з максимумом 545 нм (в етанолі), що відповідає видимій облас- ті спектра та зумовлює його ефективну здатність поглинати сонячне випроміню- вання в зеленій ділянці спектра. Спектр флуоресценції барвника характеризується вираженою смугою випромінювання з мак- симумом при 568 нм (рис. 2). Характерною особливістю обраного барвника є невисока схильність до агрегації (яка може суттєво впливати на спектральні властивості по- ліметинів, змінювати положення і форму смуг поглинання), що зумовлено наявністю позаплощинних угруповань C(CH3)2 у гете- роциклічних кінцевих фрагментах молеку- ли. Крім цього, цей барвник відзначається високою фотостабільністю, що загалом є характерним для поліметинових барвників на основі індолу. Рис. 1. Структурна формула поліметинового барвника N1Cl Fig. 1. Structural formula of the polymethine dye N1Cl. Синтез органо-неорганічного перовські- ту за присутності барвника N1Cl. Підбір оптимальної концентрації поліметиново- го барвника у композиційних плівках є важливим, оскільки вона суттєво впливає на оптичні властивості матеріалу та ефек- тивність поглинання світла. За низьких концентрацій барвника його внесок у роз- ширення спектрального діапазону погли- нання чи збільшення перетину поглинан- ня є незначним, що обмежує ефективність 66 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026 ФУНКЦІОНАЛЬНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПЕРОВСЬКІТІВ І ПОЛІМЕТИНОВИХ БАРВНИКІВ ДЛЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИФІЗИЧНА ХІМІЯ сенсибілізації перовськітної матриці. Вод- ночас підвищення концентрації барвника може призводити до агрегації його молекул у плівці та супроводжуватися зміною його спектральних характеристик, зокрема по- явою смуг H- або J-агрегатів, зниженням ефективності флуоресценції. Тому опти- мальна концентрація барвника повинна забезпечувати достатньо інтенсивне погли- нання світла за мінімального рівня агрегації. Рис. 2. Спектри поглинання та флуо ресценції барвника N1Cl в етанолі Fig. 2. Absorption and fluorescence spectra of the dye N1Cl in ethanol. Для дослідження впливу вмісту поліме- тинового барвника на структурні та оптич- ні властивості композиційних плівок з ме- тою визначення його оптимальної концен- трації барвник N1Cl вводили у вихідний розчин у концентраціях 0,3; 3,0 та 6,0 мг/мл. Методом РФА досліджено фазовий склад плівок перовськіту, отриманих без та з до- даванням барвника (Рис. 3). На рентгенограмах плівок перовськіту CH3NH3РbІ3, синтезованих за присутності барвника N1Cl різної концентрації, спосте- рігаються характерні дифракційні піки пе- ровськітної структури. Основний рефлекс при 2θ ≈ 14° відповідає площині (110). Від- сутність додаткових піків свідчить про фор- мування однофазної перовськітної струк- тури без утворення сторонніх фаз. Тобто додавання барвника N1Cl не призводить до зміни кристалічної структури перовськіту. На рис. 4 представлено спектри погли- нання та флуоресценції плівок перовськіту CH3NH3РbІ3 та композиційних плівок на основі перовськіту з додаванням полімети- нового барвника N1Cl різної концентрації. Органо-неорганічний перовськіт харак- теризується широкою неструктурованою смугою поглинання, що простягається від УФ до 790–800 нм (останні 30–40 нм – дов- гохвильовий край, спад інтенсивності) та має кілька невиразних «максимумів» між 430 та 620 нм. Для композиційних плівок із барвником N1Cl різної концентрації не спостерігаємо посилення поглинання, про що могло б свідчити збільшення інтенсив- ності смуги в діапазоні 430–620 нм (відмін- ності між спектрами поглинання на рис. 4 зумовлені незначними варіаціями товщини отриманих плівок). 67https://ucj.org.ua П. В. Торчинюк, А. В. Кулініч, О. І. В’юнов, А. Г. Білоус УХЖ № 1 / ТОМ 92 Рис. 3. Рентгенограми плівок перовськіту, отриманих при співвідношенні вихідних реагентів PbI2: CH3NH3I – 1:2 у розчиннику DMSO та плівок перовськіту з барвником N1Cl різної концентрації. (Синтез за присутності барвника) Fig. 3. X-ray diffraction patterns of perovskite films obtained with a ra tio of starting reagents PbI2: CH3NH3I – 1:2 in DMSO solvent, and perovskite films with N1Cl dye of different concentrations. (Synthesis in the presence of dye). Рис. 4. Спектри поглинання та флуоресценції плівок перовськіту CH3NH3РbІ3 та плівок перовськіту з поліметиновим барвником N1Cl різної концентрації Fig. 4. Absorption and fluorescence spectra of perovskite films CH3NH3РbІ3 and perovskite films with polymethine dye N1Cl of different concentrations. 68 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026 ФУНКЦІОНАЛЬНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПЕРОВСЬКІТІВ І ПОЛІМЕТИНОВИХ БАРВНИКІВ ДЛЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИФІЗИЧНА ХІМІЯ Спектри флуоресценції плівок орга- но-неорганічного перовськіту та плівок перовськіт/барвник (із різною концентра- цією барвника) показують значний вплив добавок поліметинового барвника на ви- промінювальні властивості перовськіт- них плівок. Смуга флуоресценції чисто- го перовськіту є порівняно вузькою і не- структурованою, за формою вона нагадує криву нормального розподілу Пуассона чи Ґаусса, а її максимум знаходиться в об- ласті 795–800 нм. Для плівок перовськіту з барвником положення максимума смуги флуоресценції зміщується гіпсохромно і становить 785–790 нм. Крім цього, у корот- кохвильовій області спектра (600–660 нм) простежуються смуги власного випромі- нювання барвника N1Cl. Найбільшу інтен- сивність флуоресценції спостерігали для композиційної плівки, отриманої із вихід- ного розчину з концентрацією барвника 3 мг/мл. Подальше збільшення концентра- ції барвника у розчині до 6 мг/мл призво- дить до зниження інтенсивності флуорес- ценції отриманих плівок, що, ймовірно, пов’язано з посиленням міжмолекулярної взаємодії молекул барвника та утворенням агрегатів у плівці. На рис. 5 представлено залежність ін- тенсивності флуоресценції від часу опро- мінення для плівок чистого перовськіту CH3NH3РbІ3 та композиційних плівок із додаванням барвника N1Cl різної концент рації. Рис. 5. Залежності інтенсивності флуоресценції на довжині хвилі 790 нм від часу опромінення плівок органо-неорганічного перовськіту без та з додаванням різної кількості N1Cl Fig. 5. Dependence of fluorescence intensity at a wavelength of 790 nm on the irradiation time of organic-inorganic perovskite films without and with the addition of different amounts of N1Cl. 69https://ucj.org.ua П. В. Торчинюк, А. В. Кулініч, О. І. В’юнов, А. Г. Білоус УХЖ № 1 / ТОМ 92 Залежність інтенсивності флуоресценції від часу опромінення (кінетика флуорес- ценції) дозволяє оцінити фотостабільність досліджуваних плівок. Як видно з рис. 5, ін- тенсивність флуоресценції плівки чистого перовськіту CH3NH3РbІ3 суттєво зменшу- ється з часом при опроміненні. Уже протя- гом перших хвилин експерименту спосте- рігається деградація сигналу, що свідчить про фотохімічну нестабільність перов- ськітної структури навіть під дією видимо- го світла (470 нм). Це може бути пов’язано з утворенням дефектів у кристалічній ґратці, а також із процесами розкладання перов- ськіту з утворенням йодиду свинцю та ін- ших продуктів деградації. На відміну від чи- стого перовськіту, композиційні плівки, що містять поліметиновий барвник N1Cl, про- демонстрували значно вищу стабільність сигналу під час опромінення. Для зразків, отриманих із вихідного розчину з кон- центраціями барвника 0,3; 3,0 та 6,0 мг/мл інтенсивність сигналу протягом усього часу експерименту змінювалася незначно (рис. 5). Максимальну стабільність інтен- сивності сигналу спостерігали для компо- зиційних плівок, отриманих із вихідного розчину з концентрацією барвника 3 мг/мл, що свідчить про суттєве підвищення фото- стійкості матеріалу. Підвищення стабільності отриманих композиційних плівок можна пояснити кількома факторами. По-перше, молеку- ли поліметинового барвника здатні ефек- тивно поглинати світло у видимій області спектра, зменшуючи інтенсивність випро- мінювання, що безпосередньо взаємодіє з перовськітною матрицею. По-друге, барв- ник може брати участь у процесах перено- су енергії та заряду, що знижує ймовірність утворення дефектів і безвипромінюваль- них центрів рекомбінації. Крім цього, при- сутність органічних молекул у структурі композиційної плівки може сприяти част- ковій пасивації поверхневих дефектів і ста- білізації перовськітної фази. Таким чином, отримані результати свід- чать, що введення поліметинового барв- ника N1Cl до складу перовськітних плівок CH3NH3РbІ3 сприяє зменшенню деградації матеріалу під час тривалого опромінення. Встановлено, що оптимальна концентрація поліметинового барвника у розчині пре- курсорів перовськіту, з якого отримували композиційні плівки, становить 3 мг/мл, за якої спостерігаються найкращі спектральні характеристики, зокрема висока інтенсив- ність флуоресценції та підвищена стійкість до опромінення. Для композиційних ор- гано-неорганічних плівок, отриманих при синтезі перовськіту за присутності барв- ника N1Cl, не спостерігається посилення поглинання та розширення спектрального діапазону чутливості до сонячного випро- мінювання. У зв’язку з цим було проведено синтез композиційних матеріалів за ниж- чих температур (100 °C). Порівняльний аналіз спектрів поглинан- ня плівок CH3NH3РbІ3 та композиційних плівок перовськіт/барвник (3 мг/мл), від- палених за 100 та 190 °C, показав, що вве- дення поліметинового барвника не призво- дить до посилення поглинання у видимій області спектра (рис. 6а). З метою підтвер- дження присутності поліметинового барв- ника у складі композиційних плівок було проведено додатковий експеримент. Плівку перовськіту з барвником, отриману за тем- ператури 100 °C, занурювали в розчинник, у якому барвник N1Cl добре розчиняється, 70 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026 ФУНКЦІОНАЛЬНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПЕРОВСЬКІТІВ І ПОЛІМЕТИНОВИХ БАРВНИКІВ ДЛЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИФІЗИЧНА ХІМІЯ а плівка перовськіту нерозчинна. Після витримування плівки у розчиннику було зареєстровано спектр поглинання отрима- ного розчину. У спектрі виявлено слабко- інтенсивну смугу поглинання, характерну для поліметинового барвника (рис. 6б). Рис. 6. Спектри поглинання плівок CH3NH3РbІ3 та композиційних плівок перовськіт/N1Cl, сформованих за різних умов термічного оброблення (а), і спектр поглинання розчину, отриманого після екстракції барвника з плівки, отриманої за температурі 100 °C та час відпалу 90 хв, у дихлорометан (б) Fig. 6. Absorption spectra of CH3NH3РbІ3 films and perovskite/N1Cl composite films formed under different thermal treatment conditions (a), and the absorption spectrum of the solution obtained after dye extraction from the film obtained at a temperature of 100 °C and an annealing time of 90 min, in dichloromethane (b) Отже, встановлено, що при отриманні плівок органо-неорганічних перовськітів у присутності поліметинового барвника за різних температур у спектрах поглинання плівок не спостерігається посилення по- глинання, зумовленого внеском барвника. Водночас після вилучення (витягування) барвника з твердої плівки за допомогою дихлорометану в отриманому розчині ре- єструються смуги поглинання барвника N1Cl, що підтверджує його присутність у плівці, однак у дуже низькій концентрації або у формі, яка не проявляється у спек- трах поглинання композиційних плівок, але виявляється в спектрах флуоресценції. Нанесення барвника на плівку органо-не- органічного перовськіту. На рис. 7. наве- дено рентгенівські дифрактограми плівок перовськіту CH3NH3РbІ3 та композиційних плівок перовськіт/N1Cl, отриманих піс- ля нанесення поліметинового барвника та подальшого відпалу за різних температур і тривалості термічного оброблення. Для чи- стої перовськітної плівки спостерігаються 71https://ucj.org.ua П. В. Торчинюк, А. В. Кулініч, О. І. В’юнов, А. Г. Білоус УХЖ № 1 / ТОМ 92 характерні дифракційні піки, що відповіда- ють кристалічній фазі CH3NH3РbІ3, зокре- ма інтенсивні рефлекси (110), (002), (220) та інші, які добре узгоджуються з літератур- ними даними для тетрагональної структу- ри перовськіту. Це підтверджує формуван- ня кристалічної перовськітної фази у син- тезованих плівках. Рис. 7. Рентгенограми плівок перовськіту, отриманих при співвідношенні вихідних реагентів PbI2: CH3NH3I –1:2 у розчиннику DMSO, та плівок перовськіту з барвником N1Cl, отриманих за різних температур та часу відпалу (нанесення барвника на перовськіт) Fig. 7. X-ray diffraction patterns of perovskite films obtained with a ratio of starting reagents PbI2:CH3NH3I –1:2 in DMSO solvent, and perovskite films with N1Cl dye obtained at different temperatures and annealing times. (Dye deposition on perovskite). Після нанесення поліметинового барв- ника N1Cl у дифрактограмах композицій- них зразків зберігаються всі основні піки перовськітної фази, що свідчить про те, що введення барвника не призводить до руйну- вання або істотної перебудови кристалічної структури перовськіту. Водночас у низько- кутовій області дифрактограм з’являються додаткові малоінтенсивні піки, які можна пов’язати з присутністю барвника N1Cl у композиційних плівках. Зміна умов терміч- ного оброблення (температура 50–80 °C та час відпалу 5–15 хв) не призводить до по- яви нових кристалічних фаз, а положення основних дифракційних максимумів зали- шається практично незмінним. Це свідчить про збереження однофазної перовськітної структури та стабільність кристалічної гратки після модифікації поверхні барв- ником. Таким чином, результати рентге- 72 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026 ФУНКЦІОНАЛЬНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПЕРОВСЬКІТІВ І ПОЛІМЕТИНОВИХ БАРВНИКІВ ДЛЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИФІЗИЧНА ХІМІЯ нофазового аналізу підтверджують, що нанесення поліметинового барвника N1Cl на поверхню перовськітних плівок призво- дить до формування композиційної систе- ми без порушення кристалічної структури перовськіту, а барвник присутній у зразках у вигляді додаткової фази або поверхневого шару. Рис. 8. Спектри поглинання плівок перовськіту (1:2) та перовськіт/барвник N1Cl, отриманих за різних температур та часу відпалу Fig. 8. Absorption spectra of perovskite (1:2) and perovskite/N1Cl dye films obtained at different annealing temperatures and times. 73https://ucj.org.ua П. В. Торчинюк, А. В. Кулініч, О. І. В’юнов, А. Г. Білоус УХЖ № 1 / ТОМ 92 Для композиційних плівок перовськіт/ барвник N1Cl, отриманих за різних темпе- ратур (50–80 °C) та часу відпалу (5–15 хв) досліджено спектри поглинання та флуорес- ценції. При нанесенні барвника на поверх- ню плівки перовськіту, незалежно від тем- ператури та часу відпалу, у спектрі погли- нання спостерігаємо посилення поглинання в області 400–650 нм (рис. 8), із максиму- мами близько 530 та 580 нм, яке, вочевидь, відповідає поглинанню індокарбоціаніну (рис. 9). У середньо- й сильнополярних ор- ганічних розчинниках довгохвильова смуга поглинання індокарбоціаніну є вузькою, а її максимум знаходиться в межах 540–555 нм. Тому батохромне зміщення й розширення смуги слід пояснити взаємодією хромофорів у тонкій плівці. Батохромне зміщення смуги поглинання N1Cl дає підстави стверджува- ти, що сусідні хромофори барвника в плів- ці зміщені один відносно одного (тобто не утворюються так звані сандвіч-димери або ж H-агрегати, для яких слід було б очікувати гіпсохромного зсуву смуги поглинання). Рис. 9. Спектри поглинання плівок пе- ровськіту (1:2), барвника N1Cl та перов- ськіт/барвник N1Cl Fig. 9. Absorption spectra of perovskite (1:2), N1Cl dye, and perovskite/N1Cl dye films. Смуга флуоресценції перовськіту є по- рівняно вузькою, неструктурованою, за формою нагадує криву нормального розпо- ділу Ґаусса, а її максимум знаходиться в об- ласті 795–800 нм (рис. 10). Смуга флуорес- ценції перовськіту у композитних плівках із нанесеним барвником N1Cl зберігається, але її інтенсивність переважно зростає та спостерігається зміщення її на 10–20 нм у короткохвильову область спектра. У спек- трах флуоресценції композиційних плівок простежується поява смуги флуоресцен- ції індокарбоціаніну з максимумом близь- ко 610 нм та «плечем» близько 660 нм. Флуоресценція барвника N1Cl виявляє не- лінійну залежність від температури й часу відпалу: відносна інтенсивність цієї смуги зростає при збільшенні температури відпа- лу від 50 до 60 чи 70 °C, а далі зменшується до 80 °C. Для комозиційних плівок перов- ськіт / N1Cl інтенсивність смуги флуорес- ценції перовськіту переважно зростає зі збільшенням часу відпалу. 74 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026 ФУНКЦІОНАЛЬНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПЕРОВСЬКІТІВ І ПОЛІМЕТИНОВИХ БАРВНИКІВ ДЛЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИФІЗИЧНА ХІМІЯ Рис. 10. Спектри флуоресценції плівок перовськіту (1:2) та перовськіт/барвник N1Cl, отриманих за різних температур та часу відпалу Fig. 10. Fluorescence spectra of perovskite (1:2) and perovskite/N1Cl dye films obtained at different annealing temperatures and times. 75https://ucj.org.ua П. В. Торчинюк, А. В. Кулініч, О. І. В’юнов, А. Г. Білоус УХЖ № 1 / ТОМ 92 Загалом, наявність порівняно інтенсив- ної смуги флуоресценції для тонкої плівки поліметинового барвника (не в полімерній матриці) є нетиповим результатом, оскіль- ки зазвичай має місце гасіння флуорес- ценції за таких умов унаслідок посилення внутрішньої конверсії за рахунок сильних міжмолекулярних взаємодій. У цьому ви- падку реєстрація флуоресценції барвни- ків узгоджується з висновком, зробленим на основі положення й форми відповідної смуги поглинання, про те, що сусідні хро- мофори зміщені один відносно одного. ВИСНОВКИ. Розроблено композиційні плівки на основі органо-неорганічного пе- ровськіту CH3NH3РbІ3 та поліметинового барвника N1Cl, отримані двома способами: синтезом перовськіту за присутності барв- ника та нанесенням барвника на поверхню перовськітних плівок. Досліджено вплив концентрації барв- ника на структурні та оптичні властивості плівок, отриманих першим способом. Ме- тодом РФА встановлено, що при синтезі за присутності барвника плівки є однофазни- ми та зберігають перовськітну структуру CH3NH3РbІ3. Введення барвника N1Cl не призводить до змін кристалічної структу- ри перовськіту. Спектральні дослідження органо-неорганічних плівок показали, що додавання барвника не викликає помітного посилення поглинання у видимій області, однак впливає на флуоресцентні властиво- сті плівок перовськіту. Найбільшу інтенсив- ність флуоресценції зареєтровано для ком- позиційної плівки, отриманої із вихідного розчину з концентрацією барвника 3 мг/мл. Дослідження стійкості до опромінення (кі- нетики флуоресценції) показали, що ком- позиційні плівки з добавкою N1Cl характе- ризуються підвищеною стійкістю порівняно з чистим перовськітом. Найвищу стійкість до опромінення продемонстрували плівки, отримані з розчину з концентрацією барв- ника 3 мг/мл. При отриманні композиційних плівок шляхом нанесення барвника на перовськіт після нанесення барвника та подальшого термічного оброблення за 50–80 °C криста- лічна структура перовськіту залишається незмінною. Водночас у низькокутовій об- ласті дифрактограм (15,75°) з’являються слабкі додаткові сигнали, які можна пов’я- зати з присутністю молекул барвника на поверхні плівки. Встановлено, що нанесення полімети- нового барвника на поверхню перовськіт- них плівок призводить до посилення по- глинання у діапазоні 400–650 нм та появі максимумів поглинання індокарбоціаніну, зміщених у довгохвильову область спектра (при 530 та 580 нм) порівняно зі спектрами N1Cl у розчинах. У спектрах флуоресцен- ції композиційних плівок зберігається ха- рактерна смуга флуоресценції перовськіту, проте спостерігається збільшення її інтен- сивності та незначне зміщення максиму- му на 10–20 нм у короткохвильову область спектра. Крім того, у спектрах реєструється смуга флуоресценції поліметинового барв- ника N1Cl із максимумом близько 610 нм і плечем у ділянці 660 нм. Встановлено, що інтенсивність випромінювання барвника залежить від умов термічного оброблення та досягає максимуму за температур відпа- лу 60–70 °C, тоді як подальше підвищення температури до 80 °C приводить до її змен- шення. Для комозиційних плівок перов- ськіт/ N1Cl інтенсивність смуги флуорес- ценції перовськіту переважно зростає зі збільшенням збільшення часу відпалу. 76 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026 ФУНКЦІОНАЛЬНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПЕРОВСЬКІТІВ І ПОЛІМЕТИНОВИХ БАРВНИКІВ ДЛЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИФІЗИЧНА ХІМІЯ ДЕТАЛІЗАЦІЯ ВКЛАДУ АВТОРІВ У ПІДГОТОВЦІ РУКОПИСУ. Автори роботи зробили рівнозначний внесок у розроблен- ня концепції та дизайну дослідження, збір, систематизацію, аналіз та інтерпретацію отриманих даних. Автори брали участь у підготовці, редагуванні та доопрацюванні статті. Усі автори ознайомилися з резуль- татами дослідження та схвалили остаточну версію статті. КОНФЛІКТ ІНТЕРЕСІВ. Автори заявля- ють про відсутність конфлікту інтересів. ПОДЯКА. Роботу виконано за під- тримки НАН України в рамках на- уково-дослідної роботи відомчого замовлення Відділення хімії НАН України «Синтез, будова і властивості нових компо- зиційних систем на основі оксидних струк- тур для систем безпровідного зв’язку (5G), генерування і зберігання енергії, медици- ни»/«Snthesis, structure, and properties of new composite systems based on oxide structures for wireless communication systems (5G), energy generation and storage, medicine», ре- єстраційний номер № 0123U100493. FUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS BASED ON PEROVSKITES AND POLYMETHINE DYES FOR SOLAR ENERGY. P.V. Torchyniuk1, A.V. Kulinich2, O.I.V’yunov1, A.G. Belous1 1V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, 32/34 Aсad. Palladina ave., 03142 Kyiv, Ukraine 2Institute of Organic Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, 5 Akademika Kukharya str., 02094 Kyiv, Ukraine e-mail: pasha.torchyniuk@gmail.com The structural and optical properties of composite films based on organic-inorganic perovskite CH3NH3РbІ3 and polymethine dye N1Cl (indocarbocyanine chloride) were inves- tigated. Composite materials were obtained by two approaches: synthesis of perovskite in the presence of a dye in a precursor solution and modification of preformed perovskite films by applying a dye to their surface. The structure of the obtained materials was investigated using X-ray diffraction analysis. It was found that the addition of a polyme- thine dye does not lead to a change in the crys- tal structure of perovskite. The addition of a polymethine dye directly to the initial solution of perovskite precursors does not increase the absorption in the visible spectrum for compos- ite films. The optimal concentration of the dye in the initial solution, at which the maximum fluorescence intensity and photostability of the films are achieved, is 3 mg/ml. In contrast, the application of the dye to the surface of the perovskite films led to an increase in absorption in the range from 400 to 650 nm, with peaks around 530 nm and 580 nm, which corresponds to the spectral characteristics of indocarbocyanine. In addition, the fluores- cence spectra of the composite films showed a shift of the perovskite fluorescence maximum from approximately 800 nm to 780–790 nm. The dye fluorescence bands appeared in the range of 600–660 nm. It was found that the composite films are characterized by signifi- 77https://ucj.org.ua П. В. Торчинюк, А. В. Кулініч, О. І. В’юнов, А. Г. Білоус УХЖ № 1 / ТОМ 92 cantly higher photostability compared to pure perovskite. It was shown that the fluorescence intensity of the dye depends on the heat treat- ment conditions: its maximum values are ob- served at annealing temperatures of 60–70 °C, while a further increase in temperature to 80 °C leads to a decrease in the emission intensity. In addition, for perovskite/N1Cl composite films, the fluorescence intensity of perovskite usually increases with annealing time. Keywords: organic-inorganic perovskite, polymethine dyes, composite materials, optical properties. ЛІТЕРАТУРА 1. Barman A., Kar-Narayan S., Mukherjee D. Ca- loric effects in perovskite oxides. Adv. Mater. Interfaces. 2019. 6(15). 1900291. https://doi.org/10.1002/admi.201900291. 2. Ning S., Liu H., Wu J., Luo F. Challenges and opportunities for spintronics based on spin or- bit torque. Fundamental Research. 2022. 2 (4). P. 535–538. https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.05.013. 3. Kumar A., Sharma A., Kumar R., Vaish R. Fi- nite element study on acoustic energy harves ting using lead-free piezoelectric ceramics. J. Electron. Mater. 2018. 47. P. 1447–1458. https://doi.org/10.1007/s11664-017-5918-6. 4. Min H., Lee D. Y., Kim J., Kim G., Lee K. S., Kim J., Paik M. J., Kim Y. K., Kim K. S., Kim M. G., Shin T. J., Seok S. I. Perovskite solar cells with atomically coherent interlayers on SnO₂ electrodes. Nature. 2021. 598. P. 444–450. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03964-8. 5. Kim J. S., Heo J.-M., Park G.-S., Woo S.-J., Kim D.-H., Yun H. J., Park S.-H., Yoo E., Park J., Cho C., Greenham N. C., Lee S.-C., Lee T.- W. Ultra-bright, efficient and stable perovskite light-emitting diodes. Nature. 2022. 611. P. 688–694. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05304-w. 6. National Renewable Energy Laboratory (NREL). Best Research-Cell Efficiency Chart. https://www.nrel.gov/pv/interactive-cell-effi- ciency. 7. Ali M. U., Mo H., Rehman A. U., Leung T. L., Djurišić A. B. Metal halide perovskites: sta- bility under illumination and bias. Trends in Chemistry. 2024. 6 (5). P. 248–259. https://doi.org/10.1016/j.trechm.2024.03.009. 8. Fan L., Pei Z., Wang P., Zheng Z. Research progress on the stability of organic–inorganic halide perovskite photodetectors in a humid environment through the modification of pe rovskite layers. J. Electron. Mater. 2022. 51. P. 2801–2818. https://doi.org/10.1007/s11664-022-09548-0. 9. Ishchenko A. A. Structure and spectral-lumi- nescent properties of polymethine dyes. Russ. Chem. Rev. 1991. 60. P. 865–884. https://doi.org/10.1070/RC1991v060n08AB EH001116. 10. Bricks J. L., Kachkovskii A. D., Slominskii Y. L., Gerasov A. O., Popov S. V. Molecular design of near infrared polymethine dyes: a review. Dyes Pigm. 2015. 121. P. 238–255. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2015.05.016. 11. Mishra A., Behera R. K., Behera P. K., Mishra B. K., Behera G. B. Cyanines during the 1990s: a review. Chem. Rev. 2000. 100. P. 1973–2012. https://doi.org/10.1021/cr990402t. 12. Gieseking R. L., Mukhopadhyay S., Risko C., Marder S. R., Brédas J. L. Design of polyme- thine dyes for all-optical switching applica- tions: guidance from theoretical and computa- tional studies. Adv. Mater. 2014. 26. P. 68–84. https://doi.org/10.1002/adma.201302676. 13. Ibrayev N., Ishchenko A., Afanasyev D., Zhum- abay N. Active laser medium for near-infrared spectral range based on electron-unsymmetri- cal polymethine dye and silver nanoparticles. Appl. Phys. B. 2019. 125. P.182. 14. Wu J., Li Z., Luo J., Jen A. K. Y. High-per- formance organic second- and third-order 78 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026 ФУНКЦІОНАЛЬНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПЕРОВСЬКІТІВ І ПОЛІМЕТИНОВИХ БАРВНИКІВ ДЛЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИФІЗИЧНА ХІМІЯ nonlinear optical materials for ultrafast infor- mation processing. J. Mater. Chem. C. 2020. 8. P. 15009–15026. https://doi.org/10.1039/D0TC03224G. 15. Ishchenko A. A., Syniugina A. T. Structure and photosensitizer ability of polymethine dyes in photodynamic therapy: a review. Theor. Exp. Chem. 2023. 58. P. 373–401. https://doi.org/10.1007/s11237-023-09754-9. 16. Wan Y., Chen W., Liu Y., Lee K. W., Gao Y., Zhang D., Li Y., Huang Z., Luo J., Lee C. S., Li S. Neutral cyanine: ultra-stable NIR-II merocy- anines for highly efficient bioimaging and tu- mor-targeted phototheranostics. Adv. Mater. 2024. 36. 2405966. https://doi.org/10.1002/adma.202405966. 17. Munan S., Chang Y. T., Samanta A. Chrono logical development of functional fluoro- phores for bio-imaging. Chem. Commun. 2023. 60. P. 501–521. https://doi.org/10.1039/D3CC04895K. REFERENCES 1. Barman A., Kar-Narayan S., Mukherjee D. Ca- loric effects in perovskite oxides. Adv. Mater. Interfaces. 2019. 6 (15): 1900291. https://doi.org/10.1002/admi.201900291. 2. Ning S., Liu H., Wu J., Luo F. Challenges and opportunities for spintronics based on spin or- bit torque. Fundamental Research. 2022. 2 (4): 535–538. https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.05.013. 3. Kumar A., Sharma A., Kumar R., Vaish R. Fi- nite element study on acoustic energy harvest- ing using lead-free piezoelectric ceramics. J. Electron. Mater. 2018. 47: 1447–1458. https://doi.org/10.1007/s11664-017-5918-6. 4. Min H., Lee D. Y., Kim J., Kim G., Lee K. S., Kim J., Paik M. J., Kim Y. K., Kim K. S., Kim M. G., Shin T. J., Seok S. I. Perovskite solar cells with atomically coherent interlayers on SnO₂ electrodes. Nature. 2021. 598: 444–450. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03964-8. 5. Kim J. S., Heo J.-M., Park G.-S., Woo S.-J., Kim D.-H., Yun H. J., Park S.-H., Yoo E., Park J., Cho C., Greenham N. C., Lee S.-C., Lee T.-W. Ultra-bright, efficient and stable perovskite light-emitting diodes. Nature. 2022. 611: 688– 694. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05304-w. 6. National Renewable Energy Laboratory (NREL). Best Research-Cell Efficiency Chart. https://www.nrel.gov/pv/interactive-cell-effi- ciency. 7. Ali M. U., Mo H., Rehman A. U., Leung T. L., Djurišić A. B. Metal halide perovskites: sta- bility under illumination and bias. Trends in Chemistry. 2024. 6 (5): 248–259. https://doi.org/10.1016/j.trechm.2024.03.009. 8. Fan L., Pei Z., Wang P., Zheng Z. Research progress on the stability of organic–inorga nic halide perovskite photodetectors in a hu- mid environment through the modification of perovskite layers. J. Electron. Mater. 2022. 51: 2801–2818. https://doi.org/10.1007/s11664-022-09548-0. 9. Ishchenko A. A. Structure and spectral-lumi- nescent properties of polymethine dyes. Russ. Chem. Rev. 1991. 60: 865–884. https://doi.org/10.1070/RC1991v060n08A BEH001116. 10. Bricks J. L., Kachkovskii A. D., Slominskii Y. L., Gerasov A. O., Popov S. V. Molecular design of near infrared polymethine dyes: a review. Dyes Pigm. 2015. 121: 238–255. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2015.05.016. 11. Mishra A., Behera R. K., Behera P. K., Mishra B. K., Behera G. B. Cyanines during the 1990s: a review. Chem. Rev. 2000. 100: 1973–2012. https://doi.org/10.1021/cr990402t. 12. Gieseking R. L., Mukhopadhyay S., Risko C., Marder S. R., Brédas J. L. Design of polyme- thine dyes for all-optical switching applica- tions: guidance from theoretical and compu- tational studies. Adv. Mater. 2014. 26: 68–84. https://doi.org/10.1002/adma.201302676. 13. Ibrayev N., Ishchenko A., Afanasyev D., Zhum- abay N. Active laser medium for near-infrared 79https://ucj.org.ua П. В. Торчинюк, А. В. Кулініч, О. І. В’юнов, А. Г. Білоус УХЖ № 1 / ТОМ 92 spectral range based on electron-unsymmetri- cal polymethine dye and silver nanoparticles. Appl. Phys. B. 2019. 125: 182. 14. Wu J., Li Z., Luo J., Jen A. K. Y. High-perfor- mance organic second- and third-order non- linear optical materials for ultrafast informa- tion processing. J. Mater. Chem. C. 2020. 8: 15009–15026. https://doi.org/10.1039/D0TC03224G. 15. Ishchenko A. A., Syniugina A. T. Structure and photosensitizer ability of polymethine dyes in photodynamic therapy: a review. Theor. Exp. Chem. 2023. 58: 373–401. https://doi.org/10.1007/s11237-023-09754-9. 16. Wan Y., Chen W., Liu Y., Lee K. W., Gao Y., Zhang D., Li Y., Huang Z., Luo J., Lee C. S., Li S. Neutral cyanine: ultra-stable NIR-II mero- cyanines for highly efficient bioimaging and tumor-targeted phototheranostics. Adv. Mater. 2024. 36: 2405966. https://doi.org/10.1002/adma.202405966. 17. Munan S., Chang Y. T., Samanta A. Chronolog- ical development of functional fluorophores for bio-imaging. Chem. Commun. 2023. 60: 501–521. https://doi.org/10.1039/D3CC04895K. Стаття надійшла 12.01.2026.
id	oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-765
institution	Ukrainian Chemistry Journal
keywords_txt_mv	keywords
language	English
last_indexed	2026-07-23T01:14:13Z
publishDate	2026
publisher	V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
record_format	ojs
resource_txt_mv	ucjorgua/41/854bced6fc6bb040ea0d60baa0695641.pdf
spelling	oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-7652026-07-22T08:23:57Z FUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS BASED ON PEROVSKITES AND POLYMETHINE DYES FOR SOLAR ENERGY. Torchyniuk, Pavlo V'yunov, Oleg Kulinich, Andrii Belous, Anatolii organic-inorganic perovskite, polymethine dyes, composite materials, optical properties. The structural and optical properties of composite films based on organic-inorganic perovskite CH3NH3РbІ3 and polymethine dye N1Cl (indocarbocyanine chloride) were investigated. Composite materials were obtained by two approaches: synthesis of perovskite in the presence of a dye in a precursor solution and modification of preformed perovskite films by applying a dye to their surface. The structure of the obtained materials was investigated using X-ray diffraction analysis. It was found that the addition of a polymethine dye does not lead to a change in the crystal structure of perovskite. The addition of a polymethine dye directly to the initial solution of perovskite precursors does not increase the absorption in the visible spectrum for composite films. The optimal concentration of the dye in the initial solution, at which the maximum fluorescence intensity and photostability of the films are achieved, is 3 mg/ml. In contrast, the application of the dye to the surface of the perovskite films led to an increase in absorption in the range from 400 to 650 nm, with peaks around 530 nm and 580&nbsp;nm, which corresponds to the spectral characteristics of indocarbocyanine. In addition, the fluorescence spectra of the composite films showed a shift of the perovskite fluorescence maximum from approximately 800 nm to 780–790 nm. The dye fluorescence bands appeared in the range of 600–660 nm. It was found that the composite films are characterized by significantly higher photostability compared to pure perovskite. It was shown that the fluorescence intensity of the dye depends on the heat treatment conditions: its maximum values are observed at annealing temperatures of 60–70 °C, while a further increase in temperature to 80&nbsp;°C leads to a decrease in the emission intensity. In addition, for perovskite/N1Cl composite films, the fluorescence intensity of perovskite usually increases with annealing time. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2026-02-25 Article Article Physical chemistry Физическая xимия Фізична xімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/765 10.33609/2708-129X.92.1.2026.61-79 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 92 No. 1 (2026): Ukrainian Chemistry Journal; 61-79 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 92 ##issue.no## 1 (2026): Ukrainian Chemistry Journal; 61-79 Український хімічний журнал; Том 92 № 1 (2026): Ukrainian Chemistry Journal; 61-79 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/765/399 Copyright (c) 2026 Pavlo Torchyniuk, Oleg V'yunov, Andrii Kulinich, Anatolii Belous https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
spellingShingle	Torchyniuk, Pavlo V'yunov, Oleg Kulinich, Andrii Belous, Anatolii FUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS BASED ON PEROVSKITES AND POLYMETHINE DYES FOR SOLAR ENERGY.
title	FUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS BASED ON PEROVSKITES AND POLYMETHINE DYES FOR SOLAR ENERGY.
title_full	FUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS BASED ON PEROVSKITES AND POLYMETHINE DYES FOR SOLAR ENERGY.
title_fullStr	FUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS BASED ON PEROVSKITES AND POLYMETHINE DYES FOR SOLAR ENERGY.
title_full_unstemmed	FUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS BASED ON PEROVSKITES AND POLYMETHINE DYES FOR SOLAR ENERGY.
title_short	FUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS BASED ON PEROVSKITES AND POLYMETHINE DYES FOR SOLAR ENERGY.
title_sort	functional composite materials based on perovskites and polymethine dyes for solar energy.
topic_facet	organic-inorganic perovskite polymethine dyes composite materials optical properties.
url	https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/765
work_keys_str_mv	AT torchyniukpavlo functionalcompositematerialsbasedonperovskitesandpolymethinedyesforsolarenergy AT vyunovoleg functionalcompositematerialsbasedonperovskitesandpolymethinedyesforsolarenergy AT kulinichandrii functionalcompositematerialsbasedonperovskitesandpolymethinedyesforsolarenergy AT belousanatolii functionalcompositematerialsbasedonperovskitesandpolymethinedyesforsolarenergy

FUNCTIONAL COMPOSITE MATERIALS BASED ON PEROVSKITES AND POLYMETHINE DYES FOR SOLAR ENERGY.

Institution

Ähnliche Einträge