Un
grupo de jóvenes científicos de la Universidad IFMO (Universidad
Nacional de Investigaciones para las Tecnologías de la Información,
Mecánica y Óptica de San Petersburgo) anunció haber concluido con éxito
el desarrollo de nanoantenas luminosas el Día de la Ciencia de Rusia.
Se
trata de nuevas fuentes de luz creadas sobre la base de nanopartículas
de perovskita de varios cientos de nanómetros de tamaño.
La nanoantena es un dispositivo en miniatura diseñado para emitir o recibir ondas de radio y con unas dimensiones que no exceden los varios cientos de micras. Si imaginamos un dispositivo en miniatura que combina una fuente de luz y un receptor de radio, se abre la posibilidad de múltiples aplicaciones.
Hoy mismo se están creando pantallas de alta resolución, los científicos estudian los procesos que tienen lugar en las células vivas a nivel molecular y transmiten información en redes ópticas.
El Laboratorio de Nanofotónica Híbrida y Optoelectrónica forma parte del Centro Científico Internacional de Nanofotónica y Metamateriales dependiente de la megafacultad de Fotónica creada en la Universidad IFMO en el marco del Proyecto 5-100.
El laboratorio tiene al frente a Serguéi Makarov, que a sus 29 años ha trabajado ya en varios centros internacionales, como la Universidad Técnica de Viena, la Universidad de Texas, en Dallas (EEUU) o la Universidad Nacional de Australia.
La perovskita es
un mineral raro (titanato de calcio) que se utiliza últimamente en la
generación de energía eléctrica mediante paneles solares. La obra de los
científicos de la IFMO amplía las posibilidades de aplicación de la
perovskita, ya que a partir de las nuevas nanopartículas se podrían
crear en un futuro dispositivos optoelectrónicos compactos como ledes o
biomarcadores.
Los resultados del estudio están publicados en Nano Letters, una de las principales revistas del campo de la nanofotónica.La nanoantena es un dispositivo en miniatura diseñado para emitir o recibir ondas de radio y con unas dimensiones que no exceden los varios cientos de micras. Si imaginamos un dispositivo en miniatura que combina una fuente de luz y un receptor de radio, se abre la posibilidad de múltiples aplicaciones.
Hoy mismo se están creando pantallas de alta resolución, los científicos estudian los procesos que tienen lugar en las células vivas a nivel molecular y transmiten información en redes ópticas.
Sin embargo, la
creación de dispositivos basados en estas nanoestructuras se complica
por el hecho de que los materiales que se suelen utilizar para las
nanoantenas tienen una eficiencia de luminiscencia muy baja, es decir,
que sería necesario crear por separado fuentes de luz y nanoantenas y
después colocarlas unas al lado de otras, lo cual es una tarea
tecnológicamente ardua.
Los investigadores de la universidad IFMO hallaron una forma de
combinar una nanoantena y una fuente de luz en una nanopartícula capaz
de generar, amplificar y dirigir la luz. "Hemos logrado crear estas
nanoantenas gracias a las particularidades del material, la perovskita",
explica la autora principal del artículo, Ekaterina Tigúntseva.
"Se nos ocurrió cómo obtener de él nanoantenas
de una forma relativamente sencilla y económica. Primero sintetizamos
una película de perovskita, y luego 'imprimimos' nanopartículas a partir
de ésta por método de ablación láser. En otras palabras, usando por
separado pulsos de láser transferimos, por así decirlo, partículas del
material desde la superficie de la película a otro soporte".
Durante el estudio de las nanopartículas de perovskita obtenidas, los
científicos descubrieron que su radiación aumenta si el espectro de
radiación coincide con las llamadas resonancias Mie que se producen al
interactuar la luz con objetos esféricos más pequeños que la longitud de
onda. "Representan un particular interés en las nanopartículas
dieléctricas y semiconductoras", aclara Gueorgui Zograf, del Laboratorio
de Nanofotónica Híbrida y Optoelectrónica de la Universidad IFMO.
"Las perovskitas utilizadas en nuestro trabajo
también son semiconductoras. Su eficiencia de luminiscencia supera
significativamente la de muchos materiales. Al mismo tiempo, no
requieren condiciones especiales de baja temperatura gracias a la
excitación eficiente de los excitones, cuasipartículas cuya excitación
electrónica en el semiconductor no está relacionada con la transferencia
de la carga eléctrica y la masa. Nuestro principal mérito es que hemos
combinado los excitones con las resonancias Mie obteniendo fuentes de
luz con la eficiencia máxima a temperatura ambiente", prosigue Zograf.
Además, el espectro de radiación de las nanopartículas puede
modificarse variando los aniones, es decir, los iones con carga negativa
que componen el material. De esta forma, la estructura del material
sigue siendo la misma, solo que se utiliza otro componente durante la
síntesis de la película de perovskita.
©
Sputnik/ Alexey Kudenko
Esto
no implica adaptaciones ni una mayor complejidad del procedimiento, que
sigue siendo el mismo, mientras que el color de la radiación de las
nanopartículas cambia. Por tanto, podemos decir que es la primera vez
que se obtienen nanoantenas de subondas de perovskita con un espectro de
radiación sintonizable.
Actualmente, los científicos del Laboratorio de Nanofotónica Híbrida y
Optoelectrónica continúan estudiando las nanopartículas de perovskita
con el uso de otros componentes. Además, en el laboratorio se están
desarrollando nuevas versiones de nanoestructuras a base de perovskita
para perfeccionar los instrumentos ópticos ultracompactos y dispositivos
de transmisión de datos.El Laboratorio de Nanofotónica Híbrida y Optoelectrónica forma parte del Centro Científico Internacional de Nanofotónica y Metamateriales dependiente de la megafacultad de Fotónica creada en la Universidad IFMO en el marco del Proyecto 5-100.
El laboratorio tiene al frente a Serguéi Makarov, que a sus 29 años ha trabajado ya en varios centros internacionales, como la Universidad Técnica de Viena, la Universidad de Texas, en Dallas (EEUU) o la Universidad Nacional de Australia.
No hay comentarios.:
Publicar un comentario