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

Empaquetamiento tridimensional de átomos en sólidos amorfos con estructura de líquidos.

 

Los líquidos y los sólidos son dos estados fundamentales de la materia. Sin embargo, nuestra comprensión de su estructura atómica tridimensional se basa principalmente en modelos físicos. En particular, durante las últimas décadas, ha habido una gran cantidad de estudios experimentales, computacionales y teóricos para comprender la estructura de los líquidos y los materiales amorfos. 

 

El presente estudio, para realizar las medidas experimentales, investigadores estadounidenses utilizaron la tomografía electrónica para determinar las  posiciones atómicas de sólidos amorfos monoatómicos; a saber, una película delgada de Ta y dos nanopartículas de Pd. Construyeron un modelo completo en 3D y estudiaron el cuasi-orden en muestras amorfas. Descubrieron que en tales cuerpos, las bipirámides pentagonales resultan ser la forma preferida de empaquetamiento de los átomos vecinos, en lugar de los icosaedros, como se pensaban anteriormente. En lugar de formar icosaedros, la mayoría de las bipirámides pentagonales se organizan en redes con un orden de mediano alcance. Las simulaciones de dinámica molecular revelan además que las redes de bipirámides pentagonales prevalecen en los líquidos metálicos monoatómicos y durante el enfriamiento del estado líquido al estado vítreo, crecen rápidamente en tamaño y forman más icosaedros. 

 

Estos resultados amplían nuestra comprensión de las estructuras atómicas de los sólidos amorfos y fomentarán futuros estudios sobre las transiciones de fase amorfa-cristalina y vítrea en materiales no cristalinos con resolución atómica tridimensional.

 

Los resultados se publicaron en Nature Materials

Fase nemática de Moiré en bicapa de grafeno

 

Las superredes de Moiré aparecen cuando dos monocapas de un material se colocan una encima de la otra con un pequeño ángulo de desalineación, lo que da como resultado  el patrón característico conocido como  “ Moiré”.  

Un grupo internacional de Investigadores reportó recientemente la presencia de una fase nemática* de Moiré en una doble bicapa desalineada de grafeno. Este hallazgo podría allanar el camino hacia una mejor comprensión de estas estructuras de materiales ampliamente estudiadas.

 

Las superredes de Moiré en grafeno muestran una estructura de bandas electrónicas planas. En este trabajo, se reporta la existencia de una ruptura de simetría rotacional de orden 3 (C3, rotación de 120°) en el grafeno de doble bicapa desalineada. Se demuestra que la magnitud de la ruptura de la simetría rotacional no depende del grado de heterodeformación o del campo de desplazamiento, sino que es una manifestación de una fase nemática electrónica impulsada por la interacción electrón-electrón. Se muestra que la fase nemática es un orden primario que surge del estado normal del metal en un amplio rango de dopaje lejos de la neutralidad de carga. Este modelo sugiere que la inestabilidad nemática no está asociada con la escala local de la red del grafeno, sino que es un fenómeno emergente a la escala de la red de Moiré.

 

En los últimos años, muchos físicos y científicos de materiales han estado investigando las propiedades de estos materiales, ya que pueden presentar superconductividad y otras fases o características interesantes.

 

Resultados publicados en Nature Physics

 

Mas información en Nanothecnology News

* nemático, a

adj. FÍSICA Se aplica al estado de la materia que permite que las moléculas se dispongan en paralelo entre ellas antes de cristalizar.

     Está formada por un fluido hecho de moléculas alargadas que tiene propiedades anisótropas y se la define como una fase con la simetría rotacional rota. Los electrones en un metal también se pueden considerar como líquidos, en este caso cuánticos

 

fase nemática ocurre cuando las partículas en un material rompen una estructura simétrica y llegan a orientarse libremente entre sí a lo largo del mismo eje.