Los materiales bidimensionales llamados agregados moleculares son emisores de luz muy efectivos que funcionan con un principio diferente al de los diodos emisores de luz orgánicos OLED o puntos cuánticos típicos. Pero su potencial como componentes para nuevos tipos de dispositivos optoelectrónicos se ha visto limitado por suTiempo de respuesta relativamente lento. Ahora, investigadores del MIT, la Universidad de California en Berkeley y la Universidad Northeastern han encontrado una manera de superar esa limitación, abriendo potencialmente una variedad de aplicaciones para estos materiales.
Los hallazgos se describen en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias , en un artículo del profesor asociado de ingeniería mecánica del MIT, Nicholas X. Fang, postdoctorados Qing Hu y Dafei Jin, y otros cinco.
La clave para mejorar el tiempo de respuesta de estos agregados moleculares 2-D 2DMA, descubrieron Fang y su equipo, es acoplar ese material con una capa delgada de un metal como la plata. La interacción entre el 2DMA y el metalque está a solo unos nanómetros de distancia aumenta la velocidad de los pulsos de luz del material más de diez veces.
Estos materiales 2DMA exhiben una serie de propiedades inusuales y se han utilizado para crear formas exóticas de materia, conocidas como condensados de Bose-Einstein, a temperatura ambiente, mientras que otros enfoques requerían enfriamiento extremo. También se han aplicado en tecnologías como la energía solarcélulas y antenas orgánicas recolectoras de luz. Pero el nuevo trabajo identifica por primera vez la fuerte influencia que una hoja de metal muy cercana puede tener en la forma en que estos materiales emiten luz.
Para que estos materiales sean útiles en dispositivos como chips fotónicos, que son como chips semiconductores pero realizan sus operaciones usando luz en lugar de electrones, "el desafío es poder encenderlos y apagarlos rápidamente,"que no había sido posible antes, dice Fang.
Con el sustrato de metal cerca, el tiempo de respuesta para la emisión de luz se redujo de 60 picosegundos billonésimas de segundo a solo 2 picosegundos, Fang dice: "Esto es bastante emocionante, porque observamos este efecto incluso cuando el material es de 5a 10 nanómetros de la superficie, "con una capa espaciadora de polímero en el medio. Es una separación suficiente para que la fabricación de estos materiales emparejados en cantidad no sea un proceso demasiado exigente". Esto es algo que creemos que podría adaptarse a laimpresión en rollo ", dice.
Si se utiliza para el procesamiento de señales, como el envío de datos por luz en lugar de ondas de radio, dice Fang, este avance podría conducir a una velocidad de transmisión de datos de aproximadamente 40 gigahercios, que es ocho veces más rápida de lo que estos dispositivos pueden entregar actualmente."un paso muy prometedor, pero aún es muy temprano" en cuanto a traducir eso en dispositivos prácticos y fabricables, advierte.
El equipo estudió solo uno de los muchos tipos de agregados moleculares que se han desarrollado, por lo que aún puede haber oportunidades para encontrar variaciones aún mejores. "Esta es en realidad una familia muy rica de materiales luminosos", dice Fang.
Debido a que la capacidad de respuesta del material está tan fuertemente influenciada por la proximidad exacta del sustrato de metal cercano, tales sistemas también podrían usarse para herramientas de medición muy precisas. "La interacción se reduce en función del tamaño del espacio, por lo que podríaahora se utilizará si queremos medir la proximidad de una superficie ", dice Fang.
A medida que el equipo continúa sus estudios de estos materiales, el siguiente paso es estudiar los efectos que podría tener el modelado de la superficie metálica, ya que las pruebas hasta ahora solo usaron superficies planas. Otras preguntas que deben abordarse incluyen determinar la vida útil de losestos materiales y cómo podrían ampliarse.
Fang dice que un primer prototipo de un dispositivo que utilice este sistema podría producirse "dentro de un año más o menos".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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