Ingenieros de la Universidad Purdue han desarrollado un método patentado para sintetizar nanocables de perovskita en capas de alta calidad con grandes relaciones de aspecto y químicas orgánico-inorgánicas sintonizables.
Letian Dou, profesora asociada Charles Davidson de Ingeniería Química en la Facultad de Ingeniería y profesora asociada de química de cortesía, dirige un equipo internacional que incluye al asistente de investigación postdoctoral Wenhao Shao y al asistente doctoral John Hui Kim de la Escuela Davidson de Ingeniería Química. .
Dou dijo que el método Purdue produce nanocables de perovskita en capas con cavidades excepcionalmente bien definidas y flexibles que exhiben una amplia gama de propiedades ópticas inusuales más allá de las perovskitas tradicionales.
«Observamos polarización de emisión anisotrópica, guía de ondas de baja pérdida por debajo de 3 decibelios por milímetro y amplificación de luz de umbral bajo eficiente por debajo de 20 microjulios por centímetro cuadrado», dijo. «Esto se debe al confinamiento cuántico 2D único en el nanocable 1D, así como a la calidad del cristal significativamente mejorada».
El estudio se publica en la revista Science, revisada por pares. Dou y su equipo revelaron su innovación a la Oficina de Comercialización de Tecnología de Purdue Innovates, que solicitó una patente a la Oficina de Patentes y Marcas de EE. UU. para proteger la propiedad intelectual.
Método Purdue versus método tradicional
Las perovskitas de haluros metálicos en capas, comúnmente llamadas perovskitas 2D, se pueden sintetizar en solución y ajustar sus propiedades ópticas y electrónicas cambiando su composición, dijo Shao. Crecen fácilmente hasta formar láminas grandes y delgadas, pero el crecimiento de formas unidimensionales del material es limitado.
«Los métodos tradicionales, como el crecimiento en fase de vapor o el crecimiento en fase de solución con patrones litográficos, tienen una alta complejidad y costo de procesamiento», dijo. «También tienen una escalabilidad y flexibilidad de diseño limitadas».
Kim dijo que el método Purdue utiliza moléculas plantilla orgánicas que rompen la simetría en el plano de las perovskitas en capas e inducen un crecimiento unidimensional a través de interacciones de enlaces secundarios.
«Específicamente, estas moléculas introducen enlaces de hidrógeno en el plano que son compatibles tanto con el carácter iónico como con el espaciado octaédrico de las perovskitas de haluro», dijo. «Los nanocables de perovskita en capas se pueden ensamblar fácilmente con longitudes adaptadas y cavidades de alta calidad para proporcionar una plataforma ideal para estudiar el láser, la propagación de la luz y el comportamiento excitónico anisotrópico en perovskitas en capas».
Dou dijo: «Nuestro enfoque destaca la capacidad de ajuste estructural de los semiconductores híbridos orgánicos-inorgánicos, que también proporciona un control morfológico sin precedentes para materiales en capas. Este trabajo realmente rompe el límite entre los nanomateriales tradicionales 1D y 2D, combinando diferentes propiedades en un solo sistema de material y abriendo muchas nuevas posibilidades.»
Próximos pasos de desarrollo
«Esto es sólo el comienzo de una nueva e interesante dirección», afirmó Dow. «Actualmente estamos desarrollando nuevas composiciones y estructuras para mejorar aún más el rendimiento y la estabilidad del láser. También estamos explorando patrones a gran escala de estas nanoestructuras 1D para construir circuitos fotónicos integrados. También estamos interesados en colaborar con la industria para aumentar el nivel de química y aplicaciones del dispositivo.»
Dou y su equipo recibieron financiación para su investigación del Departamento de Energía y la Fundación Nacional de Ciencias.
El trabajo actual también incluye colaboraciones con los investigadores de Purdue Vladimir Shalaev, el Profesor Distinguido Bob y Anne Burnett de Ingeniería Eléctrica e Informática; Brett Savoy, Profesor Asociado Charles Davidson de Ingeniería Química; Alexandra Boltaseva, Ron y Dottie Garvin Tonjes Profesor Distinguido de Ingeniería Eléctrica e Informática; Libai Huang, profesora de Química Física de la Facultad de Ciencias; y Yi Yu, profesor asociado de la Universidad ShanghaiTech.
Los socios de la industria interesados en desarrollar o comercializar el trabajo deben comunicarse con Will Buchanan, subdirector de desarrollo comercial y licencias – Física, @prf.org» title=»mailto:wdbuchanan@prf.org»>wdbuchanan@prf.orgpara el código de registro 70422.
