Desencadenando una nueva era de nanodispositivos sintonizables en color:se formó la fuente de luz más pequeña jamás creada con colores intercambiables

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Una nanopartícula formada por dos puntos cuánticos acoplados, cada uno de los cuales emite luz con colores distintos. La aplicación de un voltaje externo induce un campo eléctrico que puede alternar la emisión de luz de un lado al otro, cambiando el color de la emisión y manteniendo la intensidad general de la luz. Crédito:Obra de arte de Ehsan Faridi y Ehsan Keshavarzi—Inmywork Studio

Si bien los nanocristales ofrecen capacidad de ajuste del color y se utilizan en diversas tecnologías, lograr diferentes colores requiere el uso de diferentes nanocristales para cada color, y el cambio dinámico entre colores no ha sido posible.

Un equipo de investigadores del Instituto de Química y del Centro de Nanociencia y Nanotecnología de la Universidad Hebrea de Jerusalén, incluido el estudiante de posgrado Yonatan Ossia y otros siete miembros, y dirigido por el Prof. Uri Banin, han ideado una solución innovadora para este problema.

Mediante el desarrollo de un sistema de una "molécula artificial" formada por dos nanocristales semiconductores acoplados que emiten luz en dos colores diferentes, se demostró un cambio de color rápido e instantáneo. El artículo titulado "Cambio de color inducido por campo eléctrico en moléculas de puntos cuánticos coloidales a temperatura ambiente" se publicó en la revista Nature Materials. .

La luz de colores y su capacidad de sintonización son la base de muchas tecnologías modernas esenciales:desde iluminación, pantallas, redes rápidas de comunicación de fibra óptica y más. Al llevar los semiconductores emisores de color a la nanoescala (nano-una milmillonésima parte de un metro, cien mil veces más pequeño que un cabello humano), entra en juego un efecto llamado confinamiento cuántico:cambiar el tamaño del nanocristal modifica el color de la luz emitida. . De esta forma se pueden obtener fuentes de luz brillantes que cubren todo el espectro visible.

Debido a la capacidad única de ajuste del color de estos nanocristales y su fácil fabricación y manipulación mediante química húmeda, ya se utilizan ampliamente en pantallas comerciales de alta calidad, lo que les proporciona una excelente calidad de color junto con importantes características de ahorro de energía.

Sin embargo, hasta el día de hoy, lograr diferentes colores (como los necesarios para los diferentes píxeles RGB) requería el uso de diferentes nanocristales para cada color específico, y el cambio dinámico entre los diferentes colores no era posible.

Aunque el ajuste del color de nanocristales coloidales individuales que se comportan como "átomos artificiales" se ha investigado e implementado previamente en prototipos de dispositivos optoelectrónicos, cambiar los colores activamente ha sido un desafío debido a la disminución del brillo que acompaña inherentemente al efecto, que solo produjo un ligero cambio del color. .

El equipo de investigación superó esta limitación creando una nueva molécula con dos centros de emisión, donde un campo eléctrico puede sintonizar la emisión relativa de cada centro, cambiando el color, pero sin perder brillo. La molécula artificial se puede fabricar de manera que uno de los nanocristales que la componen esté sintonizado para emitir luz "verde", mientras que el otro luz "roja". La emisión de esta nueva molécula artificial emisora de color dual es sensible al voltaje externo que induce un campo eléctrico:una polaridad del campo induce la emisión de luz desde el centro "rojo", y al cambiar el campo a la otra polaridad, se cambia la emisión de color. instantáneamente a "verde" y viceversa.

Este fenómeno de cambio de color es reversible e inmediato, ya que no incluye ningún movimiento estructural de la molécula. Esto permite obtener cada uno de los dos colores, o cualquier combinación de ellos, simplemente aplicando el voltaje adecuado en el dispositivo.

Esta capacidad de controlar con precisión el ajuste del color en dispositivos optoelectrónicos preservando al mismo tiempo la intensidad, abre nuevas posibilidades en diversos campos, incluidos pantallas, iluminación y dispositivos optoelectrónicos a nanoescala con colores ajustables, y también como herramienta para la detección de campos sensibles para futuras aplicaciones biológicas y neurociencia. la actividad cerebral. Además, permite ajustar activamente los colores de emisión en fuentes de fotón único, lo que es importante para futuras tecnologías de comunicación cuántica.