I ricercatori hanno trovato un metodo per regolare in modo reversibile il colore delle radiazioni di sorgenti luminose di dimensioni nanometriche. In precedenza, il colore della radiazione può essere specificato solo durante la sintesi delle nanoparticelle, ma ora può essere cambiato dopo la sintesi. La stabilità e le risonanze elettromagnetiche delle particelle vengono mantenute durante questa regolazione. Questo li rende promettenti per i chip ottici, LED e dispositivi optoelettronici. I risultati sono pubblicati in Nano lettere .

La risonanza è la coincidenza tra le frequenze di due oscillazioni che aumentano la loro intensità. Mezzo secolo fa, il fisico teorico italiano Hugo Fano ha descritto un particolare tipo di risonanza con un profilo asimmetrico derivante dall'interferenza di due processi ondulatori. Da allora, La risonanza di Fano è stata utilizzata attivamente nella fotonica, Per esempio, per creare commutatori ottici veloci, che sono elementi di circuiti integrati fotonici. La riduzione di tali interruttori su scala nanometrica aumenterà notevolmente le prestazioni dei chip fotonici integrando un numero enorme di elementi in un unico dispositivo.

Ricercatori dell'Università ITMO, insieme ai colleghi svedesi, Australia, gli Stati Uniti e la Lituania, hanno scoperto la risonanza di Fano nelle nanoparticelle di perovskite e ottenuto il controllo sullo spettro di risonanza per una serie di nanoparticelle inorganiche. Per fare questo, hanno proposto un nuovo metodo per sintonizzare la radiazione delle nanoparticelle. Invece di sintetizzare diversi tipi di particelle, hanno proposto di cambiare la composizione di una particella pronta attraverso uno speciale trattamento chimico. Poiché questa regolazione è reversibile, può essere ripetuto molte volte senza modificare la stabilità delle particelle e l'intensità della loro radiazione.

"Abbiamo condotto esperimenti con singole nanoparticelle di perovskite organo-inorganiche, così come con un array non ordinato di nanoparticelle completamente inorganiche disperse nella matrice polimerica. Siamo riusciti a registrare le risonanze di Fano in entrambi i casi, ma l'accordatura reversibile era possibile solo per le particelle inorganiche. Includono anioni di bromo, e durante la regolazione, abbiamo cambiato in modo reversibile gli atomi di bromo in atomi di cloro. Ciò consente di spostare lo spettro di emissione delle particelle nell'intervallo 420-520 nm. Le nanoparticelle organo-inorganiche si sono rivelate inadatte ad un analogo aggiustamento delle proprietà fotofisiche a causa della presenza di cationi organici nella loro struttura, "dice Anatoly Pushkarev, ricercatore associato presso il Laboratorio di Nanofotonica Ibrida e Optoelettronica dell'Università ITMO.

Secondo i ricercatori, il metodo proposto per sintonizzare lo spettro di emissione delle nano-antenne di perovskite è universale. Può essere applicato ad altre nanostrutture inorganiche a base di alogenuri di piombo. Così, è possibile ottenere dispositivi optoelettronici complessi su un chip con la minima quantità di nanoparticelle. Tali dispositivi in ​​miniatura possono servire per la trasmissione e l'elaborazione dei dati, anche per il rilevamento.

"I risultati che abbiamo ottenuto sono promettenti non solo per la creazione di circuiti integrati fotonici. Si può utilizzare la ricostruzione dello spettro di emissione della matrice di nanoparticelle e il cambiamento della posizione della risonanza di Fano nel loro spettro di assorbimento ottico, Per esempio, per determinare la concentrazione di vapore di alogenuro di idrogeno (HCl, HBr, HI) nel mezzo, "dice Ekaterina Tiguntseva, uno studente laureato della Facoltà di Fisica e Tecnologia dell'Università ITMO.