Gli scienziati dell'Università ITMO hanno sviluppato efficaci sorgenti luminose su nanoscala basate sulla perovskite ad alogenuri. Tali nanosorgenti si basano su nanoparticelle a lunghezza d'onda inferiore che fungono sia da emettitori che da nanoantenne e consentono di migliorare l'emissione di luce intrinsecamente senza dispositivi aggiuntivi. Inoltre, la perovskite consente la sintonizzazione degli spettri di emissione in tutto l'intervallo visibile variando la composizione del materiale. Ciò rende le nuove nanoparticelle una piattaforma promettente per la creazione di dispositivi optoelettronici compatti come chip ottici, diodi emettitori di luce, o sensori. I risultati sono stati pubblicati in Nano lettere .

Le sorgenti luminose su nanoscala e le nanoantenne hanno un'ampia gamma di applicazioni in diversi settori, come pixel ultracompatti, rilevamento ottico e telecomunicazioni. Però, la fabbricazione di dispositivi basati su nanostrutture è complicata poiché i materiali tipicamente utilizzati hanno un'efficienza di luminescenza limitata. Inoltre, singoli punti quantici o molecole di solito emettono luce in modo non direzionale e debolmente. Un compito ancora più impegnativo è posizionare una sorgente di luce su nanoscala proprio vicino a una nanoantenna.

Un gruppo di ricerca dell'Università ITMO è riuscito a combinare una nanoantenna e una fonte di luce in un'unica nanoparticella. Può generare, migliorare e indirizzare l'emissione tramite modalità risonanti eccitate accoppiate con eccitoni. "Abbiamo usato la perovskite ibrida come materiale per tali nanoantenne, "dice Ekaterina Tiguntseva, primo autore della pubblicazione. "Le caratteristiche uniche della perovskite ci hanno permesso di realizzare nanoantenne da questo materiale. Fondamentalmente abbiamo sintetizzato film di perovskite, e quindi trasferite particelle di materiale dalla superficie del film ad un altro substrato mediante tecnica di ablazione laser pulsata. Rispetto alle alternative, il nostro metodo è relativamente semplice ed economico."

Durante lo studio delle nanoparticelle di perovskite ottenute, gli scienziati hanno scoperto che la loro emissione può essere migliorata se i suoi spettri corrispondono alla modalità di risonanza di Mie. "Attualmente, gli scienziati sono particolarmente interessati alle risonanze Mie relative alle nanoparticelle dielettriche e semiconduttrici, "dice George Zograf, Ingegnere presso il Laboratorio di Nanofotonica Ibrida e Optoelettronica dell'Università ITMO. "Le perovskiti utilizzate nel nostro lavoro sono semiconduttori con un'efficienza di luminescenza molto superiore a quella di molti altri materiali. Il nostro studio mostra che la combinazione di eccitoni con la risonanza di Mie nelle nanoparticelle di perovskite le rende efficienti fonti di luce a temperatura ambiente".

Inoltre, lo spettro di radiazione delle nanoparticelle può essere modificato variando gli anioni nel materiale. "La struttura del materiale rimane la stessa, usiamo semplicemente un altro componente nella sintesi dei film di perovskite. Perciò, non è necessario modificare il metodo ogni volta. Rimane lo stesso, eppure il colore di emissione delle nostre nanoparticelle cambia, "dice Ekaterina.

Gli scienziati continueranno la ricerca sulle nanoantenne di perovskite che emettono luce utilizzando vari componenti per la loro sintesi. Inoltre, stanno sviluppando nuovi progetti di nanostrutture di perovskite che potrebbero migliorare i dispositivi ottici ultra compatti.