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Os engenheiros da Purdue University desenvolveram um método com patente pendente para sintetizar nanofios de perovskita em camadas de alta qualidade com grandes proporções e composições químicas orgânico-inorgânicas ajustáveis.
Letian Dou, professor associado Charles Davidson de Engenharia Química na Faculdade de Engenharia e professor associado de química, por cortesia, lidera uma equipe internacional que inclui o assistente de pesquisa de pós-doutorado Wenhao Shao e o assistente de pesquisa de pós-graduação Jeong Hui Kim da Davidson School of Chemical Engineering .
Dou disse que o método Purdue cria nanofios de perovskita em camadas com cavidades excepcionalmente bem definidas e flexíveis que exibem uma ampla gama de propriedades ópticas incomuns além das perovskitas convencionais.
“Observamos polarização de emissão anisotrópica, guia de ondas de baixa perda abaixo de 3 decibéis por milímetro e amplificação eficiente de luz de baixo limiar abaixo de 20 microjoules por centímetro quadrado”, disse ele. “Isso se deve ao confinamento quântico 2D exclusivo dentro do nanofio 1D, bem como à qualidade do cristal bastante melhorada.”
A pesquisa foi publicada na revista científica Science. Dou e sua equipe divulgaram sua inovação ao Purdue Innovates Office of Technology Commercialization, que solicitou uma patente do Escritório de Marcas e Patentes dos EUA para proteger a propriedade intelectual.
Método Purdue vs. método tradicional
Shao disse que as perovskitas de iodetos metálicos em camadas, comumente chamadas de perovskitas 2D, podem ser sintetizadas em solução e suas propriedades ópticas e eletrônicas ajustadas alterando sua composição. Eles crescem facilmente em folhas grandes e finas, mas o crescimento de formas unidimensionais dos materiais é limitado.
“Os métodos tradicionais, como o crescimento em fase de vapor ou o crescimento em fase de solução modelado litograficamente, têm alta complexidade e custo de processamento”, disse ele. “Eles também têm escalabilidade e flexibilidade de design limitadas.”
Kim disse que o método Purdue usa moléculas orgânicas de modelagem que quebram a simetria no plano das perovskitas em camadas e induzem o crescimento unidimensional por meio de interações de ligações secundárias.
“Especificamente, essas moléculas introduzem ligações de hidrogênio no plano que são compatíveis tanto com a natureza iônica quanto com o espaçamento octaedro das perovskitas haleto”, disse ela. “Nanofios de perovskitas em camadas podem ser facilmente montados com comprimentos personalizados e cavidades de alta qualidade para fornecer uma plataforma ideal para estudar laser, propagação de luz e comportamentos excitônicos anisotrópicos em perovskitas em camadas.”
Dou disse: “Nossa abordagem destaca a sintonia estrutural de semicondutores híbridos orgânicos-inorgânicos, que também traz controle morfológico sem precedentes para materiais em camadas. Este trabalho realmente quebra a fronteira entre os nanomateriais 1D e 2D tradicionais, combinando diferentes recursos em um sistema de material e abrindo muitas novas possibilidades.”
Próximas etapas de desenvolvimento
“Este é apenas o começo de uma nova direção emocionante”, disse Dou. “Atualmente, estamos desenvolvendo novas composições e estruturas para melhorar ainda mais o desempenho e a estabilidade do laser. Também estamos estudando padronização em larga escala dessas nanoestruturas 1D para construir circuitos fotônicos integrados. Também estamos interessados em parceria com a indústria para ampliar a química e aplicativos de dispositivos.”
Dou e a equipe receberam apoio financeiro para suas pesquisas do Departamento de Energia e da National Science Foundation.
O trabalho atual também envolve colaborações com os pesquisadores da Purdue, Vladimir Shalaev, Distinguished Professor Bob e Anne Burnett em Engenharia Elétrica e de Computação; Brett Savoie, professor associado de engenharia química Charles Davidson; Alexandra Boltasseva, Distinta Professora Ron e Dotty Garvin Tonjes de Engenharia Elétrica e de Computação; Libai Huang, professor de físico-química na Faculdade de Ciências; e Yi Yu, professor associado da ShanghaiTech University.
Parceiros da indústria interessados em desenvolver ou comercializar o trabalho devem entrar em contato com Will Buchanan, diretor assistente de desenvolvimento de negócios e licenciamento – ciências físicas, @prf.org” title=”mailto:wdbuchanan@prf.org”>wdbuchanan@prf.org, sobre código de faixa 70422.
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