Los investigadores llamaron la atención hace tres años cuando informaron que una perovskita bidimensional, un material con una estructura cristalina específica, compuesta de cesio, plomo y bromo, emitía una luz verde intensa. Los cristales que producen luz en el espectro verde sondeseable porque la luz verde, aunque valiosa en sí misma, también se puede convertir con relativa facilidad a otras formas que emiten luz azul o roja, lo que la hace especialmente importante para aplicaciones ópticas que van desde dispositivos emisores de luz hasta herramientas de diagnóstico sensibles.
Pero no hubo acuerdo sobre cómo el cristal, CsPB2Br5, produjo la fotoluminiscencia verde. Surgieron varias teorías, sin una respuesta definitiva.
Ahora, sin embargo, investigadores de Estados Unidos, México y China, dirigidos por un ingeniero eléctrico de la Universidad de Houston, han informado en la revista Materiales avanzados han utilizado técnicas sofisticadas de celdas de yunque de diamante ópticas y de alta presión para determinar no solo el mecanismo de emisión de luz sino también cómo replicarlo.
Inicialmente sintetizaron CsPB2Br5 a partir de un material relacionado conocido como CsPbBr3 y encontraron que la causa raíz de la emisión de luz es un pequeño crecimiento excesivo de nanocristales compuestos de ese material original, que crece a lo largo del borde de los cristales CsPB2Br5. Mientras que CsPbBr3, el cristal base, es tridimensional y parece verde bajo luz ultravioleta, el nuevo material, CsPB2Br5, tiene una estructura en capas y es ópticamente inactivo.
"Ahora que se comprende el mecanismo para emitir esta luz, se puede replicar", dijo Jiming Bao, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en UH y autor correspondiente del artículo. "Ambos cristales tienen la misma composición química, muchocomo el diamante frente al grafito, pero tienen propiedades ópticas y electrónicas muy diferentes. La gente podrá integrar los dos materiales para fabricar mejores dispositivos ".
Las aplicaciones potenciales van desde células solares hasta iluminación LED y otros dispositivos electrónicos.
Bao comenzó a trabajar en el problema en 2016, proyecto que finalmente involucró a 19 investigadores de la UH e instituciones de China y México. En ese momento, había dos escuelas de pensamiento científico sobre la emisión de luz del cristal de cesio: que emitíaluz verde debido a un defecto, principalmente una falta de bromo, en lugar del material en sí, o que se haya introducido una variación involuntariamente, lo que resultó en la emisión.
Su grupo comenzó con la síntesis de una muestra limpia al dejar caer polvo de CsPbBr3 en agua, lo que resultó en cristales de bordes más afilados. Los bordes más afilados emitieron una luz verde más fuerte, dijo Bao.
Luego, los investigadores usaron un microscopio óptico para estudiar los cristales individuales del compuesto, lo que, según Bao, les permitió determinar que aunque el compuesto es transparente, "algo estaba sucediendo en el borde, lo que resultaba en la fotoluminiscencia".
Se basaron en la espectroscopia Raman, una técnica óptica que utiliza información sobre cómo la luz interactúa con un material para determinar las propiedades de la red del material, para identificar nanocristales del material fuente original, CsPbBr3, a lo largo de los bordes del cristal como fuente.de la luz.
Bao dijo que CsPbBr3 es demasiado inestable para usarlo por sí solo, pero la estabilidad de la forma convertida no se ve obstaculizada por la pequeña cantidad de cristal original.
Los investigadores dijeron que la nueva comprensión de la emisión de luz brindará nuevas oportunidades para diseñar y fabricar nuevos dispositivos optoelectrónicos. Las técnicas utilizadas para comprender el compuesto de haluro de plomo-cesio también se pueden aplicar a otros materiales ópticos para aprender más sobre cómoemiten luz, dijo Bao.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Houston . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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