Los ingenieros de la Universidad Purdue han desarrollado un método pendiente de patente para sintetizar nanocables de perovskita en capas de alta calidad con grandes relaciones de aspecto y composiciones químicas orgánicas-inorgánicas sintonizables.
Litian Du, Profesor Asociado Charles Davidson de Ingeniería Química y Profesor Asociado de Química en la Facultad de Ingeniería, dirige un equipo internacional que incluye al asistente de investigación postdoctoral Wenhao Shao y asistentes de investigación graduados en la Escuela Davidson de Ingeniería Química, Jeong Hui Kim. .
El método Purdue crea nanocables de perovskita en capas con cavidades flexibles y excepcionalmente bien definidas que exhiben una amplia gama de propiedades ópticas inusuales más allá de las perovskitas convencionales, dijo Du.
“Observamos una polarización de emisión anisotrópica, una ondulación de baja pérdida de menos de 3 decibelios por milímetro y una amplificación efectiva de luz de bajo umbral por debajo de 20 microjulios por centímetro cuadrado”, dijo. “Esto se debe al confinamiento cuántico 2D único dentro del nanocable 1D, así como a la calidad mucho mejor del cristal”.
La investigación fue publicada en la revista Science, revisada por pares. Du y su equipo revelaron su innovación a la Oficina de Comercialización de Tecnología de Purdue Innovate, que solicitó una patente ante la Oficina de Patentes y Marcas de EE. UU. para la protección de 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 sus propiedades ópticas y electrónicas se pueden ajustar cambiando su estructura, dijo Shao. Se convierten fácilmente en láminas grandes y delgadas, pero el desarrollo 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 plantilla litográfica, tienen una alta complejidad y costo de procesamiento”, dijo. “También tienen una escalabilidad y flexibilidad de diseño limitadas”.
El método Purdue utiliza moléculas de plantilla orgánicas que rompen la simetría plana de las perovskitas en capas e inducen un crecimiento unidimensional a través de interacciones de enlaces secundarios, dijo Kim.
“En particular, estas moléculas introducen enlaces de hidrógeno en el plano que son consistentes tanto con la naturaleza iónica como con el espaciado octaédrico de las perovskitas de haluro”. “Los nanocables de perovskitas en capas se pueden ensamblar fácilmente con longitudes adecuadas 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”.
“Nuestro enfoque destaca la capacidad de ajuste estructural de los semiconductores híbridos orgánicos-inorgánicos, que también aporta un control morfológico sin precedentes sobre los materiales en capas. Este trabajo realmente rompe la frontera entre los nanomateriales tradicionales 1D y 2D”, dijo Duis, combinando diferentes propiedades en un sistema de material. abre muchas posibilidades nuevas.”
Próximos pasos en el desarrollo
“Esto es sólo el comienzo de una nueva e interesante dirección”, afirmó Do. “Actualmente estamos desarrollando nuevas composiciones y estructuras para mejorar aún más el rendimiento y la durabilidad del arrendamiento. También estamos considerando crear patrones a gran escala de estas nanoestructuras 1D para fabricar circuitos fotónicos integrados. También estamos interesados en asociarnos con la industria para mejorar la química. y aplicaciones del dispositivo”.
Dove y su equipo recibieron apoyo financiero del Departamento de Energía y de la Fundación Nacional de Ciencias para su investigación.
El trabajo actual también incluye colaboraciones con los investigadores de Purdue Vladimir Shalev, el Profesor Distinguido Bob y Ann Burnett de Ingeniería Eléctrica e Informática; Brett Savoy, Profesor Asociado Charles Davidson de Ingeniería Química; Alexandra Boltaseva, profesora distinguida de Ingeniería Eléctrica e Informática Ron y Dottie Garvin Tonges; Libai Huang, profesora de química física de la Facultad de Ciencias; y Yi Yu, profesor asociado de la Universidad Tecnológica de Shanghai.
Los socios de la industria interesados en desarrollar o comercializar el trabajo deben comunicarse con Will Buchanan, subdirector de desarrollo comercial y licencias – Ciencias Físicas, @prf.org” title=”mailto:wdbuchanan@prf.org”>wdbuchanan Contact @prf.org Track código 70422
