Modulación mecano-óptica de excitones y recombinación de portadores en puntos cuánticos de perovskita de haluro autoensamblados

 

La modulación de las propiedades ópticas de nanocristales semiconductores y moléculas orgánicas mediante acciones mecánicas es de gran valía para el desarrollo de dispositivos mecano-ópticos y optomecánicos. Entre los materiales emergentes, las perovskitas de haluro poseen un gran potencial para tales aplicaciones por sus excelentes propiedades ópticas y electrónicas. 

 

Investigadores de instituciones de Japón, Alemania e India, reportaron la síntesis de puntos cuánticos (QD) de bromuro de plomo de formamidinio HC(NH₂) ₂PbBr₃ (FAPbX₃) auto-ensamblados en arreglos 2D y 3D, donde los excitones y la respuesta fotoluminiscente cambia bajo esfuerzos mecánicos. Los QD individuales (3,6 nm de diámetro) mostraron emisión azul y un tiempo de vida corto de fotoluminiscencia (2,6 ns), mientras los auto-ensamblados de 20 a 300 nm exhibieron emisión verde intensa y un tiempo de vida retardado de 550 ns. La emisión azul y el tiempo de vida corto de los QD individuales se atribuyen a un débil apantallamiento dieléctrico de los excitones o al fuerte confinamiento cuántico. Por su parte, el desplazamiento hacia el rojo de la emisión y los tiempos de vida largos de los ensamblados sugieren un fuerte apantallamiento dieléctrico que debilita el confinamiento cuántico y permite que los excitones se dividan en portadores libres, se difundan y sean atrapados. 

 

Como resultado interesante, demostraron que la emisión verde del auto-ensamblado cambia al azul cuando se aplica una fuerza mecánica lateral excediendo 4,65 N, y en correspondencia disminuye el tiempo de vida fotoluminiscente en 1 orden de magnitud. Tales cambios de la respuesta fotoluminiscente de los ensamblados se atribuyen a la disociación mecánica de los QD y, por tanto, a la división y recombinación de excitones controlada mecánicamente. 

 

Estos cambios en el color de la luminiscencia y el tiempo de vida mediante esfuerzos mecánicos de la perovskita de haluro son prometedores para interruptores y sensores mecano-ópticos y optomecánicos.

 

 

El artículo fue publicado en ACS NANO