Un poco de humedad dispersa durante un experimento alertó a los científicos sobre el extraño comportamiento de un complejo material de óxido que estaban estudiando, arrojando luz sobre su potencial para mejorar los sensores químicos, la informática y el almacenamiento de información. En presencia de una molécula de agua ensu superficie, el material en capas emite luz ultravioleta desde su interior.Un equipo de investigadores de la Universidad de Drexel, la Universidad de Pensilvania, la Universidad de California en Berkeley y la Universidad de Temple publicaron recientemente su descubrimiento de que es posible controlar la producción de luz UV a través deuna reacción química que funciona como encender un interruptor de luz.
Mientras estudiaba una muestra de película de aluminato de lantano en un cristal de titanato de estrio, el equipo, dirigido por el profesor de ingeniería Drexel College Jonathan E. Spanier, Andrew M. Rappe, de Penn; Lane W. Martin, de Berkeley y Xiaoxing Xi de Temple, descubrieron que la muestra comenzaba a emitir niveles intensos de luz UV. Reproducir cuidadosamente las condiciones experimentales les ayudó a darse cuenta de que las moléculas de agua podrían estar jugando un papel en la emisión de luz UV desde el interior del material.
"En los descubrimientos históricos, se ha demostrado que esta interfaz entre dos aisladores eléctricos tiene un estado de conducción eléctrica, uno que puede ser alterado por el agua en la superficie del aluminato de lantano, y también exhibe un orden superconductor y ferromagnético", dijo Spanier ".Pero este descubrimiento es bastante notable porque descubrimos una reacción química en la superficie que provoca la emisión de luz desde la interfaz interna, y podemos apagarla y volverla a encender. Sorprendentemente, también podemos hacerla más fuerte aumentando ladistancia entre las moléculas y la superficie y la interfaz enterrada, usando películas más gruesas, por ejemplo "
Los miembros del equipo de Drexel, Berkeley y Temple recurrieron a sus colaboradores teóricos en el equipo, liderados por Penn's Rappe y otros investigadores teóricos Fenggong Wang y Diomedes Saldana-Grego, para ayudar a interpretar los resultados.
"La disociación de fragmentos de agua en la superficie del óxido libera electrones que se mueven a la interfaz enterrada, cancelando las cargas iónicas", dijo Wang. "Esto pone toda la emisión de luz en la misma energía, dando la fotoluminiscencia aguda observada".
Según Rappe, este es el primer informe de la introducción de moléculas a la superficie que controlan la emisión de luz, de cualquier color, desde una interfaz enterrada de superficie sólida.
"El mecanismo de una molécula que aterriza y reacciona, llamada quimisorción disociativa, como una forma de controlar el inicio y la supresión de la luz es diferente a cualquier otro reportado anteriormente", dijo Saldana-Grego.
El equipo publicó recientemente sus hallazgos, en la revista American Chemical Society Nano letras . El documento, titulado "Luminiscencia ultravioleta de superficie químicamente conmutable a partir de gas de electrones bidimensional interfacial", describe su método para generar y controlar la luminiscencia ultravioleta reversible a partir de una interfaz de semiconductores a base de gas de electrones bidimensional. Este es un proceso que estudiaronen profundidad a través de pruebas físicas de materiales producidos por colaboradores en Cal y Temple, y mediante simulaciones por computadora de los grupos Rappe y Spanier.
"Sospechamos que el material podría usarse para dispositivos simples como transistores y sensores. Al colocar estratégicamente las moléculas en la superficie, la luz UV podría usarse para transmitir información, de la misma manera que la memoria de la computadora usa un campo magnético para escribir yreescribirse, pero con la ventaja significativa de hacerlo sin corriente eléctrica ", dijo Mohammad Islam, profesor asistente de la Universidad Estatal de Nueva York en Oswego, que estaba en el equipo de Spanier cuando estaba en Drexel." La fuerza delEl campo UV también varía con la proximidad de la molécula de agua, esto sugiere que el material también podría ser útil para detectar la presencia de agentes químicos ".
Según Spanier, se debe hacer una investigación considerablemente más fundamental, pero este descubrimiento puede ayudar a los investigadores a comprender cómo interactúan los electrones en estas interfaces y los límites de cómo pueden usar moléculas de superficie para controlar la emisión de luz.
La investigación fue apoyada por la National Science Foundation, la Semiconductor Research Corporation, la Oficina de Investigación Naval y el Departamento de Energía de los EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Drexel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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