Forskere opfinder lysemitterende nanoantenner

Forskere fra ITMO University har udviklet effektive lyskilder i nanoskala baseret på halogenidperovskit. Sådanne nanokilder er baseret på subbølgelængde nanopartikler, der tjener både som emittere og nanoantenner og tillader iboende at forbedre lysemission uden yderligere enheder. I øvrigt, perovskite muliggør tuning af emissionsspektre i hele det synlige område ved at variere sammensætningen af ​​materialet. Dette gør de nye nanopartikler til en lovende platform til at skabe kompakte optoelektroniske enheder såsom optiske chips, lysemitterende dioder, eller sensorer. Resultaterne blev offentliggjort i Nano bogstaver .

Nanoskala lyskilder og nanoantenner har en bred vifte af applikationer inden for flere områder, såsom ultrakompakte pixels, optisk detektion og telekommunikation. Imidlertid, fremstillingen af ​​nanostrukturbaserede enheder er kompliceret, da de typisk anvendte materialer har en begrænset luminescenseffektivitet. Hvad er mere, enkelte kvanteprikker eller molekyler udsender normalt lys ikke-retningsbestemt og svagt. En endnu mere udfordrende opgave er at placere en lyskilde i nanoskala præcis i nærheden af ​​en nanoantenne.

En forskergruppe fra ITMO University formåede at kombinere en nanoantenne og en lyskilde i en enkelt nanopartikel. Det kan generere, forbedre og dirigere emission via exciterede resonanstilstande kombineret med excitoner. "Vi brugte hybrid perovskit som materiale til sådanne nanoantenner, " siger Ekaterina Tiguntseva, første forfatter til publikationen. "Unikke egenskaber ved perovskite gjorde det muligt for os at lave nanoantenner af dette materiale. Vi syntetiserede dybest set perovskite film, og derefter overført materialepartikler fra filmoverfladen til et andet substrat ved hjælp af pulseret laserablationsteknik. Sammenlignet med alternativer, vores metode er relativt enkel og omkostningseffektiv."

Mens man studerede de opnåede perovskit-nanopartikler, forskerne opdagede, at deres emission kan forbedres, hvis dets spektre matcher med Mie-resonanstilstanden. "I øjeblikket, videnskabsmænd er særligt interesserede i Mie-resonanser relateret til dielektriske og halvledernanopartikler, " siger George Zograf, Ingeniør ved Laboratory of Hybrid Nanophotonics and Optoelectronics ved ITMO University. "Perovskites, der bruges i vores arbejde, er halvledere med luminescenseffektivitet meget højere end mange andre materialers. Vores undersøgelse viser, at kombinationen af ​​excitoner med Mie-resonans i perovskit-nanopartikler gør dem til effektive lyskilder ved stuetemperatur."

Ud over, nanopartiklernes strålingsspektrum kan ændres ved at variere anionerne i materialet. "Strukturen af ​​materialet forbliver den samme, vi bruger simpelthen en anden komponent i syntesen af ​​perovskitfilm. Derfor, det er ikke nødvendigt at justere metoden hver gang. Det forbliver det samme, alligevel ændres emissionsfarven på vores nanopartikler, siger Ekaterina.

Forskerne vil fortsætte forskningen i lys-emitterende perovskit nanoantenner ved hjælp af forskellige komponenter til deres syntese. Ud over, de udvikler nye designs af perovskit nanostrukturer, som kan forbedre ultrakompakte optiske enheder.