Een team natuurkundigen van de Florida State University heeft een manier gevonden om de kleur van het licht dat wordt uitgestraald door een veelbelovende klasse van materialen van de volgende generatie te stabiliseren, waarvan onderzoekers denken dat ze de basis kunnen vormen voor efficiënte en meer kosteneffectieve opto-elektronische technologieën die licht in elektriciteit kunnen omzetten. of vice versa.

Het onderzoek is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

"Dit specifieke werk lost een kritiek probleem op dat de ontwikkeling van levensvatbare toepassingen op basis van deze materialen heeft belemmerd, " zei universitair docent natuurkunde Hanwei Gao.

Gao en doctoraalstudent natuurkunde Xi Wang werkten met een klasse materialen die halide-perovskieten worden genoemd. Onderzoekers geloven dat deze materialen een groot potentieel hebben voor opto-elektronische technologieën omdat ze goedkoop te verkrijgen en zeer efficiënt zijn. Echter, in deze technologieën, wetenschappers moeten de bandgap of de kleur van de lichtemissie kunnen afstemmen. Bij halide-perovskieten was dit een beetje lastig.

Kleurafstemming is altijd mogelijk geweest met halide perovskieten, maar het is niet stabiel geweest. Bijvoorbeeld, een apparaat met dit materiaal kan één kleur glanzen, zoals geel, maar wordt dan snel rood als het continu wordt verlicht door UV-licht.

"Als je het ontwerpt, je wilt dat het gaat zoals je verwacht, ' zei Wang.

Gao toegevoegd:"Als je een gele gloeilamp koopt, je zult niet blij zijn als het na een paar keer gebruiken rood glanst."

Gao en Wang, samen met hun medewerkers Yan Xin, een onderzoeker bij het National High Magnetic Field Laboratory, en professor Shangchao Lin van de Shanghai Jiao Tong University in China, ontdekt hoe het te stabiliseren.

Maar, het was bijna een ongeluk, ze zeiden.

Gao en Wang wilden aanvankelijk een halide-perovskietfilm van hogere kwaliteit maken die gladder en uniformer was dan bestaande monsters. Ze hebben nanokristallen ingebed in een speciale matrix in hun monster. Ze waren er niet op voorbereid dat dit de bandgap zou beïnvloeden, of de fysieke eigenschap die de kleur bepaalt van het licht dat door het materiaal wordt uitgestraald of geabsorbeerd.

"We werkten aan deze synthetische benadering en deze nanostructuur die daar deel van uitmaakte, ' zei hij. 'Toen merkten we dat de kleuren niet veranderden.'

Deze unieke nanostructuur veranderde de voorheen onstabiele materialen in extreem stabiele materialen, zelfs wanneer ze worden gestimuleerd door geconcentreerd UV-licht 4, 000 keer intensiever dan de zonnestraling.

Gao en Wang zeiden dat ze hopen dat andere onderzoekers in het veld hun werk zullen volgen door verder elektrisch gedrag te onderzoeken met deze composietstructuur.