Gli scienziati hanno trovato un nuovo modo per controllare la luce emessa da semiconduttori di cristalli esotici, che potrebbe portare a celle solari più efficienti e ad altri progressi nell'elettronica, secondo uno studio condotto da Rutgers sulla rivista Materiali oggi .

La loro scoperta coinvolge cristalli chiamati perovskiti ibride, che consistono di incastro di materiali organici e inorganici, e hanno mostrato grandi promesse per l'uso nelle celle solari. La scoperta potrebbe anche portare a nuovi display elettronici, sensori e altri dispositivi attivati ​​dalla luce e portano una maggiore efficienza a un costo inferiore alla produzione di optoelettronica, che imbrigliano la luce.

Il team guidato da Rutgers ha trovato un nuovo modo per controllare la luce (nota come fotoluminescenza) emessa quando le perovskiti sono eccitate da un laser. L'intensità della luce emessa da un cristallo ibrido di perovskite può essere aumentata fino a 100 volte semplicemente regolando la tensione applicata a un elettrodo sulla superficie del cristallo.

"Al meglio delle nostre conoscenze, questa è la prima volta che la fotoluminescenza di un materiale è stata controllata in modo reversibile in modo così ampio con la tensione, ", ha affermato l'autore senior Vitaly Podzorov, professore nel Dipartimento di Fisica e Astronomia della School of Arts and Sciences della Rutgers University-New Brunswick. "In precedenza, per modificare l'intensità della fotoluminescenza, dovevi cambiare la temperatura o applicare una pressione enorme a un cristallo, che era ingombrante e costoso. Possiamo farlo semplicemente all'interno di un piccolo dispositivo elettronico a temperatura ambiente".

Semiconduttori come queste perovskiti hanno proprietà che si trovano tra quelle dei metalli che conducono elettricità e isolanti non conduttori. La loro conducibilità può essere regolata in una gamma molto ampia, rendendoli indispensabili per tutta l'elettronica moderna.

"Tutti i meravigliosi gadget e le tecnologie elettroniche moderne di cui godiamo oggi, sia uno smartphone, una chiavetta di memoria, potenti telecomunicazioni e Internet, fotocamere o supercomputer ad alta risoluzione, sono diventati possibili in gran parte grazie a decenni di scrupolosa ricerca nella fisica dei semiconduttori, " Disse Podzorov.

Comprendere la fotoluminescenza è importante per la progettazione di dispositivi che controllano, generare o rilevare la luce, comprese le celle solari, Luci a LED e sensori di luce. Gli scienziati hanno scoperto che i difetti nei cristalli riducono l'emissione di luce e l'applicazione di tensione ripristina l'intensità della fotoluminescenza.

Le perovskiti ibride sono più efficienti e molto più facili ed economiche da realizzare rispetto alle celle solari commerciali standard a base di silicio, e lo studio potrebbe contribuire al loro uso diffuso, disse Podzorov. Un importante passo successivo sarebbe studiare diversi tipi di materiali perovskite, che può portare a materiali migliori e più efficienti in cui la fotoluminescenza può essere controllata in una gamma più ampia di intensità o con una tensione più piccola, Egli ha detto.