Perovskieten zijn onlangs naar voren gekomen als een veelbelovend materiaal voor de goedkope productie van zeer efficiënte zonnecellen. Vooral, de zogenaamde organisch-anorganische metaalhalogenide-perovskieten behoren tot de meest opwindende recente ontdekkingen op het gebied van fotovoltaïsche in. In minder dan vijf jaar, onderzoekers zijn erin geslaagd de energieomzettingsefficiëntie van op perovskiet gebaseerde zonnecellen te verhogen van 4 naar meer dan 20%. Inderdaad, in dit opzicht, deze relatieve nieuwkomers hebben al veel alternatieve fotovoltaïsche materialen ingehaald, zoals puur biologische. Verder, perovskieten zijn niet alleen in staat om licht te absorberen en om te zetten in elektriciteit, ze vertonen ook uitstekende eigenschappen als lichtstralers.

Nu een groep LMU-onderzoekers onder leiding van Alexander Urban en Carlos Cardenas-Daw op de leerstoel voor fotonica en opto-elektronica van professor Jochen Feldmann, is erin geslaagd perovskiet-nanokristallen te synthetiseren in de vorm van ultradunne nanoplaatjes waarvan de emissiekarakteristieken kunnen worden afgestemd door hun dikte te veranderen. De resulterende nanoplaatjes zijn ongeveer 300 keer dunner dan de perovskietfilms die conventioneel worden gebruikt bij de fabricage van zonnecellen. "De bloedplaatjes zijn zo dun dat ik mijn ogen nauwelijks kon geloven toen ik ze voor het eerst in de elektronenmicroscoop zag, " zegt Jasmina Sichert, een promovendus in de afdeling van Feldmann en eerste auteur van de nieuwe studie.

Door systematisch de relatieve concentratie van organische kationen die bij hun synthese worden gebruikt te veranderen, de onderzoekers uit München konden nanobloedplaatjes verkrijgen die minder dan 1 nanometer dik waren, overeenkomend met een gelaagde stapel ter hoogte van enkele atomen. "Ik was absoluut verbaasd dat, ondanks hun enorme oppervlakte, deze bloedplaatjes straalden zo'n intense blauwe luminescentie uit, " voegt Alexander Urban toe. In feite, de eigenschappen van deze minuscule deeltjes zijn onverklaarbaar in de context van de klassieke natuurkunde. Ze kunnen alleen worden verklaard door een beroep te doen op de wetten van de kwantumfysica, zoals bevestigd door theoretische berekeningen die door het team zijn uitgevoerd.

Bovendien, niet alleen konden bloedplaatjes van verschillende dikte op een gecontroleerde manier worden geproduceerd door de omstandigheden van hun synthese te wijzigen, deze veranderingen resulteerden ook in opvallende veranderingen in hun optische eigenschappen:het door de perovskiet-nanoplaatjes uitgestraalde licht bleek af te hangen van hun dikte. Door lagen aan het kristalrooster toe te voegen, de onderzoekers waren in staat om de kleur van de uitgezonden fotoluminescentie geleidelijk te veranderen van violet naar blauw en uiteindelijk naar groen. "We hopen nu de afstembaarheid van de straling die door onze perovskiet-nanokristallen wordt uitgezonden, uit te breiden over het gehele zichtbare bereik en daarbuiten. Dit zou het mogelijk maken om energiezuinige en zuinige LED's te produceren die licht uitstralen van vrijwel elke gewenste kleur, ", zegt Jochen Feldmann. Bovendien de nieuwe nanobloedplaatjes zijn bij uitstek geschikt voor gebruik in lasers.