La estructura cristalina del material propuesto. Los puntos verdes representan átomos de cesio, y los cuerpos azules corresponden a la [Cu 2 I 5 ] 3 unidades que están confinadas entre ellos. Los átomos de cesio más el [Cu 2 I 5 ] 3 las unidades pueden considerarse como estructuras núcleo-capa, que mejoran las propiedades fotoluminiscentes del material. Crédito:Materiales avanzados
Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio han diseñado un nuevo material fotoluminiscente que es barato de fabricar. no utiliza materias primas tóxicas, y es muy estable, mejorar la comprensión de la naturaleza cuántica de la fotoluminiscencia.
Comprender y dominar la generación de luz podría permitir a los investigadores construir y mejorar todo tipo de dispositivos ópticos y electrónicos. Puntos cuánticos (QD), nanopartículas especialmente diseñadas que emiten luz a ciertas frecuencias cuando se excitan, son uno de los temas centrales de la nanotecnología. Sin embargo, sus aplicaciones son limitadas:es difícil fabricar películas delgadas QD, utilizan materias primas tóxicas como cadmio y plomo, y sintetizarlos es caro. Se han probado algunos materiales fotoluminiscentes de dimensión cero (0D) (es decir, materiales en los que los electrones están confinados a unos pocos nanómetros y pueden excitarse para producir luz). pero todavía dependían en gran medida del plomo. Por lo tanto, científicos del Instituto de Tecnología de Tokio, dirigido por el Prof. Hideo Hosono, diseñado sin plomo, material fotoluminiscente 0-D y lo analizó para obtener información sobre la naturaleza de los materiales fotoluminiscentes.
El material fabricado, Cs 3 Cu 2 I 5 , tiene una estructura cristalina, como se muestra en la Figura 1. Los átomos de cesio confinan el [Cu 2 I 5 ]3 unidades, que emiten luz azul cuando se excitan a frecuencias específicas similares a las QD. Los investigadores pudieron fabricar una película delgada con este material, que demostró ser muy estable y tenía excelentes características fotoluminiscentes. "La película fina mostró una buena estabilidad en condiciones ambientales, es decir, sin degradación apreciable en el rendimiento cuántico fotoluminiscente (PLQY) durante dos meses, "afirma Hosono.
El equipo fue un paso más allá y demostró dos aplicaciones utilizando este material. El primero fue una película luminiscente blanca, fabricado mezclando el material emisor de azul con un fósforo amarillo en una proporción específica para producir luz blanca. Como se muestra en la Figura 2, Podrían prepararse películas que emitan luz de varios colores variando la proporción de los ingredientes utilizados. La segunda aplicación fue un LED azul, que, lamentablemente, exhibió un rendimiento deficiente de electroluminiscencia (EL). Sin embargo, esto permitió al equipo comprender mejor los mecanismos EL subyacentes, que será útil en futuras investigaciones. "La exploración de compuestos de baja dimensión basados en un haluro de Cu (I) demostró ser una ruta novedosa para obtener un material luminiscente de alta PLQY libre de Pb, ", concluye Hosono. Se espera que tales materiales vean la luz del día en futuras aplicaciones ópticas y nanotecnológicas.
(a) Mezclando el material propuesto con un fósforo amarillo, se hizo una película fotoluminiscente blanca, demostrando una de las posibles aplicaciones de este novedoso material. (b) El color de la película fotoluminiscente producida se puede cambiar ajustando la relación del material propuesto al fósforo amarillo utilizado. Crédito:Materiales avanzados
