[en] The organic-inorganic lead halide perovskites have emerged as novel semiconductor materials for photovoltaic and related optoelectronic applications, due to their exceptional optical and electronic properties. Their preparation into mesoporous films gave rise to nanoparticles with new properties, such as photoluminescence, which attracted great interest owing to their potential in optoelectronic applications. The lack of a suitable synthetic procedure to obtain colloidal perovskite nanoparticles (0D materials), with sizes as small as several nanometers, motivated our interest in their preparation. Therefore, this thesis was focused on the synthesis of highly photoluminescent colloidal organic-inorganic lead bromide perovskite nanoparticles by means of a non-template approach based on the use of medium alkyl chain ammonium ligands, and the study of their conductive properties. We reported for the first time the preparation of green photoluminescent colloidal methylammonium lead bromide perovskite nanoparticles with a size of ca. 6 nm, a photoluminescence quantum yield of ca. 20 % and a 3D perovskite inorganic framework, by using medium alkyl ammonium salts and mild reaction conditions. The nanoparticles proved to be dispersible in aprotic and moderate polar organic solvents and highly stable in solid state (up to three months). Moreover, the toluene colloid was used in the preparation of photo- and electro-luminescent thin films. An improvement in the electroluminescence was observed in the device based on the perovskite nanoparticles film compared to the bulk device. Subsequently, the effect of the components molar ratio and the length of the alkyl chain ammonium, as well as of the non-coordinating solvent, on the synthesis, stability and unique optical properties of colloidal nanoparticles was studied. Thus, the photoluminescence quantum yield of methylammonium lead bromide nanoparticles was increased, to up to 83 % as colloid and 72 % as thin film, through the fine tuning of the molar ratio between the alkyl ammonium salts and lead bromide. These nanoparticles preserved their emissive properties in solid state and exhibited high photostability under continuous ultraviolet irradiation of the colloid. In addition, these non-template synthetic approach for the synthesis of colloidal perovskite also enabled the preparation of blue photoluminescent perovskites with a 2D inorganic framework, which showed a photoluminescence quantum yield of ca. 21 % and proved to be easily processed. Later on, we demonstrated the efficient surface passivation of the methylammonium lead bromide perovskite nanoparticles by using 2-adamantylammonium bromide as the capping ligand, as demonstrated by their exceptional photoluminescence quantum yield of 100 %. However, a considerable aggregation in solution and a long-lived photoluminescence were observed. Then, surface engineering by using 2-adamantylamine and different alkyl carboxylic acids was studied to decrease their aggregation tendency in solution with the final aim of prepare conductive nanoparticle solid films. Remarkably, this binary ligand systems enabled the preparation of highly dispersible and photoluminescent methylammonium lead bromide colloids (photoluminescence quantum yield ca. 100 %), reduced the tendency of aggregation of nanoparticles in solution and allowed the assembly of nanoparticles into densely packed solid films with thicknesses up to several hundreds of nanometers. The nanoparticles retained the pre-engineered confined morphologies in the film as well as their optical properties. Moreover, the conductive atomic force microscopy measurements demonstrated the presence of high conductive domains that can be attributed to conductive regions due to an effective electrical connectivity between the nanoparticles. Finally, we demonstrated the possibility of preparing colloidal ligand-free methylammonium lead bromide perovskite nanoparticles. The strategy consisted in the addition of a lipophilic potassium salt to the perovskite precursor solution and an excess of methylammonium bromide. The potassium cations eventually acted as the confinement agent and provided colloidal stability in the moderately polar solvent ethyl acetate. The assembly of methylammonium lead bromide nanoparticles on substrates led to densely packed nanoparticle solid films, which showed transport properties comparable to that of a polycrystalline bulk thin film.

[es] Las perovskitas orgánica-inorgánicas de haluro de plomo son materiales semiconductores ampliamente estudiados para aplicaciones fotovoltaicas y optoelectrónicas, debido a sus excepcionales propiedades ópticas y electrónicas. Su preparación en película mesoporosa dio lugar a nanopartículas con nuevas propiedades, como la luminiscencia, que atrajo gran interés debido a su potencial aplicación en dispositivos optoelectrónicos. La falta de un procedimiento sintético adecuado para obtener nanopartículas de perovskita coloidales (materiales 0D), motivó nuestro interés en su preparación. Por lo tanto, esta tesis se centró en la síntesis de nanopartículas de perovskita híbridas orgánica-inorgánicas de bromuro de plomo coloidales altamente luminiscentes mediante un método sin plantilla basado en el uso de sales de alquilamonio como ligando orgánico y el estudio de sus propiedades conductoras. En esta tesis se demostró por primera vez la preparación de nanopartículas coloidales de perovskita híbridas de bromuro de plomo, CH3NH3PbBr3, con un tamaño de 6 nm, luminiscentes y con un rendimiento cuántico de emisión del 20 % mediante el uso de una sal de alquilamonio de tamaño medio y condiciones de reacción suaves. Las nanopartículas demostraron ser dispersables en solventes orgánicos apróticos y altamente estables en estado sólido (hasta tres meses). Además, el coloide en tolueno se usó en la preparación de películas delgadas luminiscentes y en un dispositivo electroluminiscente. En este último se observó una mejora en la electroluminiscencia del dispositivo basado en la película de nanopartículas de perovskita en comparación con un dispositivo preparado con el material volumétrico. Posteriormente, se estudió el efecto de la relación molar entre los componentes, la longitud de la cadena alquílica de la sal de amonio, y el disolvente sobre la síntesis, estabilidad y propiedades ópticas de las nanopartículas coloidales. El rendimiento cuántico de emisión de las nanopartículas aumentó hasta un 83 % como coloide y un 72 % como película delgada mediante el ajuste de la relación molar entre las sales de alquilamonio y bromuro de plomo. Estas nanopartículas conservaron sus propiedades emisivas en estado sólido y mostraron una alta fotoestabilidad bajo irradiación continua con luz ultravioleta del coloide. Además, este método sin plantilla para la síntesis de perovskitas coloidales también permitió la preparación de perovskitas luminiscentes con estructura inorgánico 2D. Estas perovskitas mostraron un rendimiento cuántico de emisión cercano al 21% y demostraron ser fácilmente procesables. Por otra parte, se demostró que la pasivación de la superficie de las nanopartículas de CH3NH3PbBr3 con bromuro de 2-adamantilamonio como único ligando orgánico, permitió alcanzar el máximo de eficiencia en sus propiedades emisivas con un excepcional rendimiento cuántico de emisión del 100 %. Sin embargo, se observó la agregación de las nanopartículas en disolución y tiempos de vida de luminiscencia largos. Con el objetivo de preparar películas sólidas de nanopartículas se estudió la modificación de la superficie de las nanopartículas utilizando 2-adamantilamina y diferentes ácidos carboxílicos como sistema binario de ligandos orgánicos para disminuir la tendencia de agregación de las nanopartículas. Este sistema binario de ligandos permitió la preparación de coloides altamente dispersables y luminiscentes (rendimiento cuántico de emisión de aproximadamente 100 %), redujo la tendencia de agregación de nanopartículas en disolución y permitió el ensamble de las nanopartículas en forma de películas sólidas con un espesor de varios cientos de nanómetros. Las nanopartículas conservaron su morfología en la película, así como sus propiedades ópticas. Además, un estudio de conductividad por microscopía de fuerza atómica demostró la presencia de regiones con una alta conductividad que se atribuyeron a regiones con una efectiva conectividad eléctrica entre las nanopartículas. Finalmente, se demostró la preparación de nanopartículas coloidales de CH3NH3PbBr3 libres de ligandos orgánicos mediante la adición de una sal inorgánica de potasio lipófila a la disolución de los precursores de la perovskita. Los cationes de potasio actuaron como agentes de confinamiento, proporcionaron estabilidad coloidal a las nanopartículas en un disolvente moderadamente polar y además permitieron el ensamble de las nanopartículas en una película sólida con propiedades de transporte comparables a las de una película policristalina de material volumétrico.