Een internationaal team van wetenschappers, waaronder onderzoekers van de ITMO University, heeft een nieuw composietmateriaal ontwikkeld op basis van perovskiet-nanokristallen om miniatuurlichtbronnen met een verbeterde outputcapaciteit te creëren. De introductie van perovskiet-nanokristallen in poreuze glasmicrodeeltjes maakte het mogelijk om hun bedrijfstijd met bijna drie keer te verlengen, en de daaropvolgende coating van deze deeltjes met polymeren - om de stabiliteit van hun optische eigenschappen onder water te vergroten, wat vooral belangrijk is voor het creëren van lichtbronnen voor toepassing in biologische media. De resultaten zijn gepubliceerd in ChemNanoMat .

Perovskiet nanokristallen zijn een onderwerp van zwaar onderzoek in de moderne materiaalkunde. Ze hebben uitstekende optische eigenschappen, waaronder de zuiverheid en helderheid van het uitgestraalde licht, waardoor ze aantrekkelijk zijn voor gebruik in moderne lasersystemen. Tegelijkertijd, perovskieten zijn onstabiel in de lucht, bij interactie met water, evenals onder intensieve verlichting. Dit is de reden waarom de verbetering van de stabiliteit van perovskiet-nanokristallen een van de belangrijkste taken is die voor de wetenschappelijke gemeenschap staan.

Een internationaal team van wetenschappers met onder meer onderzoekers van de ITMO University, Ioffe Instituut, evenals de City University van Hong Kong, bestudeerde verschillende omstandigheden voor de introductie van perovskiet-nanokristallen in poreuze bolletjes van siliciumdioxide die kunnen fungeren als zowel beschermende matrices als optische resonatoren voor spontane versterking van het luminescentiesignaal. Hun onderzoek identificeerde de optimale parameters voor de productie van een op perovskiet nanokristallen gebaseerd luminescent materiaal waarbij de emissie-intensiteit op 85% van het origineel bleef, die aanzienlijk hoger is dan die van dezelfde nanokristallen zonder een beschermingsmatrix. Dergelijke composietmaterialen bleven ook stabiel onder invloed van intensieve UV-straling, die kan worden gebruikt als lichtbron bij het ontwerpen van lasersystemen.

"Onze volgende stap had te maken met de ontwikkeling van een beschermende laag voor dergelijke lichtemitterende microsferen met perovskiet-nanokristallen om ze in waterhoudende oplossingen te brengen, " zegt Elena Ushakova, een universitair hoofddocent aan de ITMO-faculteit voor fotonica en optische informatietechnologie. "Om dit te doen, we gebruikten de laag-voor-laag techniek van het afzetten van afwisselende lagen van tegengesteld geladen materialen op het oppervlak van de microsferen. De resulterende lichtgevende bollen kunnen in water worden gedispergeerd met behoud van hun optische eigenschappen, wat belangrijk is vanuit het oogpunt van hun verdere toepassing als lichtbronnen in biologische weefsels."