Polariseret heterostruktureret luminant:Sammensmeltningen af ​​2D-materialer og 0D-kvanteprikker

Generering, modulering og detektion af polariseret lys spiller en central rolle på tværs af forskellige områder, herunder optisk kommunikation, laserbehandling, dynamiske skærme og biomedicinsk billeddannelse. Udviklingen af ​​multifunktionelle prototypeenheder, der problemfrit integrerer en række optiske kontrolteknologier, rummer et stort potentiale til at imødekomme de fremtidige krav til polariseret optik, idet der lægges vægt på lavt strømforbrug, funktionel integration og omkostningseffektive optiske komponenter.

Polariserede luminanter omfatter de to attributter lysemission og optisk modulering, hvilket præsenterer mange karakteristiske fordele, herunder polariseret lysemission og adaptiv optisk modulering. Ikke desto mindre møder konventionelle organiske polariserede luminanter en eller flere udfordringer, såsom ufølsomhed over for eksterne felter, lav lyseffektivitet eller utilstrækkelig ultraviolet optisk stabilitet.

Innovationen af ​​nye lyskilder, kendetegnet ved øget følsomhed over for eksterne felter, stabilitet inden for det dybe ultraviolette bølgelængdeområde og forhøjet lyseffektivitet, antager altafgørende betydning for fremstillingen af ​​multifunktionelle optiske kontrolenheder. På grund af deres nanoskaladimensioner i en eller flere dimensioner viser lavdimensionelle uorganiske materialer tydelige fysiske egenskaber i modsætning til bulkmaterialer, herunder udtalte kvanteindeslutningseffekter og væsentlig optisk anisotropi.

Specifikt afslører sammensatte heterostrukturer afledt af materialer med forskellige dimensioner exceptionelle elektriske, magnetiske, katalytiske og fotokemiske egenskaber, hvilket viser bemærkelsesværdig ydeevne i relevante applikationer. Ikke desto mindre er fremskridt inden for polariserede luminanter stadig hindret, hovedsageligt tilskrevet udfordringer forbundet med umoden konstruktionsteknologi af sammensatte heterostrukturer og fraværet af komplementære egenskabskarakteristika blandt materialer af varierende dimensioner.

I et nyt papir offentliggjort i Light:Science &Applications , et team af videnskabsmænd ledet af Baofu Ding, Feng Wang og Hui-Ming Cheng fra Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Guangdong, Kina, og kolleger integreret ultrahøj stimulusfølsom bredbåndgap 2D materialer med 0D carbon quantum dots (CD'er), der viser højeffektiv og polariseret blå fluorescens.

Denne syntese resulterer i skabelsen af ​​den første uorganiske nano-heterostruktur-luminant karakteriseret ved en 0D/2D-konfiguration. Desuden kombinerer multifunktionelle enheder baseret på 0D/2D nano-heterostruktur-luminanten problemfrit funktionaliteterne af emission, modulering og lysdetektion.

Kernen i etableringen af ​​den 0D/2D heterostrukturerede luminant ligger ikke kun i den effektive forankring af komponenter med forskellige dimensionelle materialer, men også i at sikre, at deres optiske egenskaber harmonerer problemfrit. For at omgå den potentielle absorptionsdæmpning af excitations- og emissionslyset fra 0D luminescerende materialer med 2D-materialer, brugte forskerholdet kobolt-doteret titaniumdioxid (CTO) dispersion, karakteriseret ved et bredt båndgab og høj feltfølsomhed, som det grundlæggende element.

Gennem den kemisorptionsinducerede dannelse af Ti-O-C-bindinger syntetiserede holdet med succes en kolloid opløsning af CD'er/CTO-heterojunction. Denne kolloide løsning bibeholdt passende de optisk anisotrope egenskaber af CTO og de effektive blå luminescerende egenskaber for CD'er, hvilket indikerer den vellykkede konstruktion af de førende helt uorganiske CD'er/CTO heterostrukturerede luminant.

Bygget på den udviklede heterostrukturerede luminant, udnyttelse af heterojunctions dikroiske absorptionsegenskaber af den optiske enhed letter detekteringen af ​​ultraviolet lys inden for området 360 nm til 385 nm. Den polariserede emission af CD'er opnås gennem det orienterede arrangement induceret af CTO, hvilket betyder den vellykkede etablering af en multifunktionel optisk kontrolprototypeenhed, der problemfrit integrerer modulering, emission og detektion.

Forskningsresultatet introducerer et nyt medlem til den polariserede luminantfamilie, der præsenterer et nyt perspektiv og innovative metoder til udvikling af forskellige heterostrukturerede luminanter. Sammenlægningen af ​​disse egenskaber tilbyder en håndgribelig prototypeenhed til optisk modulering og detektion sammen med polariseret luminescerende manipulation. Fundet vil være potentielt anvendeligt inden for forskellige områder såsom fotokatalyse, biomedicinsk anvendelse, display og optisk kommunikation i fremtiden.

Flere oplysninger: Hongwei Xu et al., En multifunktionel optoelektronisk enhed baseret på 2D-materiale med bredt båndgab, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01327-8

Journaloplysninger: Lys:Videnskab og applikationer

Leveret af Chinese Academy of Sciences