Un material cristalino que cambia de forma en respuesta a la luz podría formar el corazón de nuevos dispositivos activados por luz. Los cristales de perovskita han recibido mucha atención por su eficiencia para convertir la luz solar en electricidad. pero un nuevo trabajo de científicos de KAUST muestra que sus usos potenciales se extienden mucho más allá de la capa de captación de luz de los paneles solares.

La fotostricción es la propiedad de ciertos materiales de sufrir un cambio en la tensión interna, y por lo tanto dar forma, con exposición a la luz. Los materiales fotostrictivos orgánicos ofrecen el mayor cambio de forma hasta ahora reportado en respuesta a la luz, un parámetro conocido como su coeficiente fotostrictivo, pero su respuesta es lenta e inestable en condiciones ambientales.

El ingeniero eléctrico de KAUST Jr-Hau Él y sus colegas han buscado la fotoestricción en una nueva familia de materiales, las perovskitas. "Las perovskitas son uno de los materiales ópticos más calientes, "dice Él. Su trabajo ahora muestra que hay más en sus interesantes propiedades ópticas que la recolección de energía solar. Los investigadores probaron una perovskita llamada MAPbBr3 y revelaron que tenía un comportamiento de fotostricción fuerte y robusto.

Para probar ampliamente las capacidades de fotostricción del material, el equipo desarrolló un nuevo método. Usaron espectroscopía Raman, que sondea las vibraciones moleculares dentro de la estructura. Cuando bañado en luz la fotostricción altera la tensión interna en el material, que luego cambia el patrón interno de vibraciones. Al medir el cambio en la señal Raman cuando el material se colocó bajo presión mecánica, el equipo podría calibrar la técnica y utilizarla para cuantificar el efecto de la fotostricción.

"Demostramos que la espectroscopía Raman in situ con microscopía confocal es una poderosa herramienta de caracterización para medir convenientemente la deformación intrínseca de la red fotoinducida, "dice Tzu-Chiao Wei, un miembro del equipo. "El mismo enfoque podría aplicarse para medir la fotostricción en otros materiales, " él añade.

El material de perovskita demostró tener un coeficiente de fotostricción significativo de 1,25%. Los investigadores también demostraron que la fotostricción de la perovskita se debía en parte al efecto fotovoltaico, el fenómeno en el corazón de la mayoría de las operaciones de las células solares. La generación espontánea de cargas positivas y negativas cuando la perovskita se baña en luz polariza el material, que induce un movimiento en los iones de los que está hecho el material.

La fotostricción robusta y estable de la perovskita la hace útil para una variedad de posibles dispositivos, dice Wei. "Usaremos este material para fabricar dispositivos optoelectrónicos de próxima generación, incluidos dispositivos inalámbricos conmutables a distancia y otras aplicaciones controladas por luz, " él dice.