(Izquierda) Se estudia un NC completamente aislado utilizando un haz de electrones (EELS), para determinar su energía bandgap. (Derecha) Un NC del mismo tamaño rodeado de vecinos se prueba de manera similar, para lo cual la energía de banda prohibida medida es diferente. Por eso, debe haber un acoplamiento entre NC adyacentes para que ellos "promedien" sus energías de banda prohibida. Crédito:Universiteit van Amsterdam (UVA)
Investigadores de la Universidad de Amsterdam (UvA), en colaboración con socios japoneses, han determinado la relación entre la energía de banda prohibida de nanocristales de bromuro de plomo y cesio individuales (CsPbBr 3 NC) y su tamaño y forma. Al estudiar los CN individuales que están aislados o rodeados de 'vecinos', visualizaron explícitamente por primera vez la modificación de la estructura de la banda introducida por el acoplamiento efectivo entre los NC de semiconductores en contacto cercano.
Nanocristales y perovskitas
Los NC son extremadamente pequeños, aproximadamente mil veces más pequeño que el ancho de un cabello humano. Debido a su pequeño tamaño, la estructura energética de los cristales es dramáticamente diferente a la del material a granel. De hecho, la energía de la banda prohibida depende del tamaño de NC.
El término 'perovskitas' se refiere a la clase de materiales con una estructura cristalina en la forma ABX3, y llevan el nombre del mineralogista ruso Lev Perovski. Recientemente, las perovskitas atraen mucha atención debido a su potencial para la energía fotovoltaica de alta eficiencia y bajo costo. En CsPbBr3 NC, las ventajas de las perovskitas y las NC se combinan, y por lo tanto son un material prometedor para diversas aplicaciones optoelectrónicas.
La configuración experimental
La técnica de vanguardia que emplearon los investigadores, se llama espectroscopia de pérdida de energía de electrones de baja pérdida (EELS) y surge de excitaciones de baja energía, es decir, electrones de valencia. Por tanto, es una analogía con la espectroscopia de absorción. Utilizando EELS junto con un microscopio de barrido de transmisión de electrones (STEM) con una resolución especial ultraalta, permite a los investigadores medir las dimensiones y la ubicación de NC con una precisión excepcionalmente alta, en paralelo. De ese modo, la absorción de energía se asigna directamente a los NC individuales que están integrados en un conjunto (tienen vecinos) o están completamente aislados. De ese modo, una relación íntima entre el tamaño de NC, se establece la banda prohibida de forma y energía.
Interacción y acoplamiento entre nanocristales proximales
Al determinar la banda prohibida de energía de muchos nanocristales individuales en función de su tamaño, Los investigadores han encontrado que los NC pequeños aislados parecen tener una mayor energía de banda prohibida en comparación con un NC del mismo tamaño rodeado de vecinos. Y al revés un NC grande tiene menor energía de banda prohibida si está aislado que cuando está integrado en un conjunto. Su resultado muestra que dos NC adyacentes no simplemente se 'fusionan' al interactuar y se hacen pasar por un cristal más grande, sino más bien "promediar" sus bandgaps. Esto proporciona evidencia directa de un acoplamiento efectivo entre NC donde su banda prohibida de energía y, por lo tanto, su estructura energética, está influenciado por los vecinos. Estos conocimientos únicos sobre el comportamiento de interacción de los NC vecinos allanan el camino hacia el diseño intencionado de grandes estructuras cuánticas y sólidos de puntos cuánticos. que consta de NC con propiedades selectivas que sirven como bloques de construcción.
