Los científicos han teorizado que las perovskitas de haluro organometálico, una clase de materiales "maravillosos" recolectores de luz para aplicaciones en células solares y electrónica cuántica, son tan prometedoras debido a un mecanismo invisible pero muy controvertido llamado efecto Rashba. Los científicos del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. Han demostrado experimentalmente la existencia del efecto en perovskitas a granel, usando ráfagas cortas de luz de microondas para producir y luego grabar un ritmo, muy parecido a la música, del movimiento cuántico acoplado de átomos y electrones en estos materiales.

Las perovskitas de haluro organometálico se introdujeron por primera vez en las células solares hace aproximadamente una década. Desde entonces, se han estudiado intensamente para su uso en la recolección de luz, fotónica, y dispositivos de transporte electrónicos, porque ofrecen propiedades ópticas y dieléctricas muy buscadas. Combinan el alto rendimiento de conversión de energía de los dispositivos fotovoltaicos inorgánicos tradicionales, con los costos de materiales económicos y los métodos de fabricación de las versiones orgánicas.

La investigación hasta ahora planteó la hipótesis de que la extraordinaria electrónica, Las propiedades magnéticas y ópticas están relacionadas con el efecto Rashba, un mecanismo que controla la estructura magnética y electrónica y la vida útil del portador de carga. Pero a pesar de los intensos estudios y debates recientes, evidencia concluyente de los efectos de Rashba en perovskitas de haluro organometálico a granel, utilizado en las células solares de perovskita más eficientes, siguió siendo muy difícil de alcanzar.

Los científicos del laboratorio Ames descubrieron que la evidencia mediante el uso de luz de terahercios, ráfagas de luz extremadamente fuertes y poderosas que se disparan a billones de ciclos por segundo, para encender o sincronizar un "latido" de movimiento cuántico dentro de una muestra de material; y un segundo estallido de luz para "escuchar" los latidos, activando un receptor ultrarrápido para grabar imágenes del estado oscilante de la materia. Este enfoque superó las limitaciones de los métodos de detección convencionales, que no tenía la resolución o la sensibilidad para capturar la evidencia del efecto Rashba escondido en la estructura atómica del material.

"Nuestro descubrimiento resuelve el debate sobre la presencia de efectos Rashba:existen en materiales de perovskita de haluro metálico a granel". dijo Jigang Wang, científico principal del Laboratorio Ames y profesor de física en la Universidad Estatal de Iowa. "Dirigiendo los movimientos cuánticos de átomos y electrones para diseñar bandas divididas de Rashba, logramos un salto significativo hacia el descubrimiento fundamental del efecto que había sido ocultado por fluctuaciones locales aleatorias, y también abren interesantes oportunidades para aplicaciones espintrónicas y fotovoltaicas basadas en el control cuántico de materiales de perovskita ".

La investigación se analiza con más detalle en el documento, "Control ultrarrápido de la estructura fina excitónica de Rashba por coherencia fonética en la perovskita de haluro metálico CH3NH3PbI3, "escrito por Z. Liu, C. Vaswani, X. Yang, X. Zhao, Y. Yao, Z. Song, D. Cheng, Y. Shi, L. Luo, D.-H. Mudiyanselage, C. Huang, J.-M. Parque, R.H.J. Kim, J. Zhao, Y. Yan, K.-M. Ho, y J. Wang; y publicado en Cartas de revisión física .

Wang y sus colaboradores en el Laboratorio Ames y el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Estatal de Iowa fueron responsables de la espectroscopia cuántica de terahercios, construcción del modelo, y simulaciones teóricas funcionales de densidad. La Universidad de Toledo proporcionó materiales de perovskita de alta calidad. Las simulaciones de espectros de fonones se realizaron en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China.