La generación, modulación y detección de luz polarizada desempeñan un papel fundamental en diversos campos, incluida la comunicación óptica, el procesamiento láser, las pantallas dinámicas y las imágenes biomédicas. El avance de los dispositivos prototipo multifuncionales, que integran perfectamente una variedad de tecnologías de control óptico, tiene un gran potencial para abordar los requisitos futuros de la óptica polarizada, enfatizando el bajo consumo de energía, la integración funcional y los componentes ópticos rentables.
Las luminarias polarizadas abarcan los atributos duales de emisión de luz y modulación óptica, presentando muchas ventajas distintivas, incluida la emisión de luz polarizada y la modulación óptica adaptativa. Sin embargo, las luminarias polarizadas orgánicas convencionales enfrentan uno o más desafíos, como la insensibilidad a los campos externos, la baja eficiencia luminosa o una estabilidad óptica ultravioleta inadecuada.
La innovación de nuevos luminantes, caracterizados por una mayor sensibilidad a los campos externos, estabilidad dentro del rango de longitud de onda ultravioleta profundo y una elevada eficiencia luminosa, adquiere una importancia primordial para la fabricación de dispositivos de control óptico multifuncionales. Debido a sus dimensiones a nanoescala en una o más dimensiones, los materiales inorgánicos de baja dimensión manifiestan propiedades físicas distintas en contraste con los materiales a granel, incluidos efectos de confinamiento cuántico pronunciados y una anisotropía óptica sustancial.
Específicamente, las heteroestructuras compuestas derivadas de materiales con dimensiones dispares revelan propiedades eléctricas, magnéticas, catalíticas y fotoquímicas excepcionales, mostrando un rendimiento notable en las aplicaciones pertinentes. Sin embargo, los avances en el campo de las luminarias polarizadas todavía se ven obstaculizados, principalmente debido a los desafíos asociados con la inmadura tecnología de construcción de heteroestructuras compuestas y la ausencia de características de propiedades complementarias entre materiales de diferentes dimensiones.
En un nuevo artículo publicado en Light:Science &Applications , un equipo de científicos dirigido por Baofu Ding, Feng Wang y Hui-Ming Cheng de los Institutos de Tecnología Avanzada de Shenzhen, la Academia de Ciencias de China, Guangdong, China, y sus compañeros de trabajo integraron 2D de banda ancha sensible a estímulos ultraaltos Materiales con puntos cuánticos de carbono (CD) 0D, que muestran una fluorescencia azul polarizada y altamente eficiente.
Esta síntesis da como resultado la creación del primer luminante de nanoheteroestructura totalmente inorgánico caracterizado por una configuración 0D/2D. Además, los dispositivos multifuncionales basados en la luminaria de nanoheteroestructura 0D/2D combinan a la perfección las funcionalidades de emisión, modulación y detección de luz.
El quid de la cuestión de establecer la luminaria heteroestructurada 0D/2D reside no sólo en el anclaje efectivo de componentes con materiales de diferentes dimensiones, sino también en garantizar que sus características ópticas armonicen perfectamente. Para evitar la posible absorción de la luz de excitación y emisión de materiales luminiscentes 0D por parte de materiales 2D, el equipo de investigación empleó dispersión de dióxido de titanio (CTO) dopado con cobalto, caracterizada por una amplia banda prohibida y una alta sensibilidad de campo, como elemento fundamental. /P>
Mediante la formación de enlaces Ti-O-C inducida por quimisorción, el equipo sintetizó con éxito una solución coloidal de heterounión CD/CTO. Esta solución coloidal retuvo acertadamente las propiedades ópticamente anisotrópicas del CTO y las eficientes características luminiscentes azules de los CD, lo que indica la construcción exitosa del principal iluminante heteroestructurado totalmente inorgánico para CD/CTO.
Construido sobre el luminante heteroestructurado desarrollado, la explotación de las propiedades de absorción dicroica de la heterounión del dispositivo óptico facilita la detección de luz ultravioleta dentro del rango de 360 nm a 385 nm. La emisión polarizada de los CD se logra a través de la disposición orientada inducida por CTO, lo que significa el establecimiento exitoso de un dispositivo prototipo de control óptico multifuncional que integra perfectamente modulación, emisión y detección.
El resultado de la investigación presenta un nuevo miembro a la familia de luminantes polarizados, presentando una nueva perspectiva y metodologías innovadoras para desarrollar diversos luminantes heteroestructurados. La combinación de estas propiedades ofrece un prototipo tangible de dispositivo para la modulación y detección óptica, junto con la manipulación luminiscente polarizada. El hallazgo será potencialmente aplicable en diversos campos como la fotocatálisis, la aplicación biomédica, la visualización y la comunicación óptica en el futuro.
Más información: Hongwei Xu et al, Un dispositivo optoelectrónico multifuncional basado en material 2D con banda prohibida amplia, Luz:ciencia y aplicaciones (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01327-8
Información de la revista: Luz:ciencia y aplicaciones
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
