Første enkeltkrystal organometalliske perovskit optiske fibre

På grund af deres meget høje effektivitet til at transportere elektriske ladninger fra lys, er perovskiter kendt som næste generations materiale til solpaneler og LED-skærme. Et team ledet af Dr. Lei Su ved Queen Mary University of London har nu opfundet en helt ny anvendelse af perovskiter som optiske fibre. Resultaterne er offentliggjort i Science Advances .

Optiske fibre er små ledninger så tynde som et menneskehår, hvor lyset bevæger sig med en superhurtig hastighed - 100 gange hurtigere end elektroner i kabler. Disse små optiske fibre transmitterer størstedelen af ​​vores internetdata. På nuværende tidspunkt er de fleste optiske fibre lavet af glas. Den optiske perovskitfiber fremstillet af Dr. Su's team består af kun et stykke af en perovskitkrystal. De optiske fibre har en kernebredde så lav som 50 μm (størrelsen af ​​et menneskehår) og er meget fleksible – de kan bøjes til en radius på 3,5 mm

Sammenlignet med deres polykrystal modstykker er enkeltkrystal organometalliske perovskiter mere stabile, mere effektive, mere holdbare og har færre defekter. Forskere har derfor søgt at lave en-krystal perovskit optiske fibre, der kan bringe denne høje effektivitet til fiberoptik.

Dr. Su, læser i fotonik ved Queen Mary University of London, sagde:"Enkeltkrystal perovskitfibre kunne integreres i nuværende fiberoptiske netværk for at erstatte nøglekomponenter i dette system - for eksempel i mere effektiv lasering og energikonverteringer, forbedre hastigheden og kvaliteten af ​​vores bredbåndsnetværk."

Dr. Su's team var i stand til at vokse og præcist kontrollere længden og diameteren af ​​enkeltkrystal organometalliske perovskitfibre i flydende opløsning (som er meget billig i drift) ved at bruge en ny temperaturvækstmetode. De ændrede gradvist varmeposition, linjekontakt og temperatur under processen for at sikre kontinuerlig vækst i længden og samtidig forhindre tilfældig vækst i bredden. Med deres metode kan længden af ​​fiberen styres, og tværsnittet af perovskitfiberkernen kan varieres.

I overensstemmelse med deres forudsigelser viste deres fibre sig på grund af enkeltkrystalkvaliteten at have god stabilitet over flere måneder og et lille transmissionstab - lavere end 0,7 dB/cm tilstrækkeligt til at lave optiske enheder. De har stor fleksibilitet (kan bøjes til en radius så lille som 3,5 mm) og større fotostrømværdier end dem for en polykrystallinsk modpart (den polykrystallinske MAPbBr₃ milliwire fotodetektor med lignende længde).

Dr. Su sagde:"Denne teknologi kan også bruges i medicinsk billeddannelse som højopløsningsdetektorer. Fiberens lille diameter kan bruges til at fange en meget mindre pixel sammenlignet med den nyeste teknologi. Så det betyder ved at bruge vores fiber, så vi kan have pixlen i mikrometerskalaer, hvilket giver et billede med meget, meget højere opløsning, så lægerne kan stille bedre og mere præcis diagnose. Vi kunne også bruge disse fibre i tekstiler, der absorberer lyset. Så når vi f.eks. tøj eller en enhed med den slags fibre vævet ind i tekstilet, de kunne omdanne solenergien til den elektriske strøm. Så vi kunne have soldrevet tøj." + Udforsk yderligere

Fiberoptisk sensingprobe:Quasi-3D plasmoniske strukturer på fiberspidser