Le perovskiti agli alogenuri sono una famiglia di materiali che hanno attirato l’attenzione per le loro proprietà optoelettroniche superiori e le potenziali applicazioni in dispositivi come celle solari ad alte prestazioni, diodi emettitori di luce e laser.
Questi materiali sono stati ampiamente implementati in applicazioni di dispositivi a film sottile o di dimensioni micron. L’integrazione precisa di questi materiali su scala nanometrica potrebbe aprire applicazioni ancora più straordinarie, come sorgenti luminose su chip, fotorivelatori e memristori. Tuttavia, il raggiungimento di questa integrazione è rimasto impegnativo perché questo materiale può essere danneggiato dalle tecniche di fabbricazione e modellazione convenzionali.
Per superare questo ostacolo, i ricercatori del MIT hanno creato una tecnica che consente di coltivare singoli nanocristalli di perovskite di alogenuro in loco dove necessario con un controllo preciso sulla posizione, entro meno di 50 nanometri (un foglio di carta ha uno spessore di 100.000 nanometri).
Una nuova piattaforma del MIT consente ai ricercatori di “far crescere” nanocristalli di perovskite agli alogenuri con un controllo preciso sulla posizione e sulle dimensioni di ogni singolo cristallo, integrandoli in diodi a emissione di luce su scala nanometrica. Nella foto è raffigurato un rendering di un’emissione di array di nanocristalli. Credito: Sampson Wilcox, MIT RLE
Anche la dimensione dei nanocristalli può essere controllata con precisione attraverso questa tecnica, che è importante perché la dimensione influisce sulle loro caratteristiche. Poiché il materiale viene coltivato localmente con le caratteristiche desiderate, non sono necessarie fasi di modellazione litografica convenzionali che potrebbero introdurre danni.
La tecnica è anche scalabile, versatile e compatibile con le fasi di fabbricazione convenzionali, quindi può consentire l’integrazione dei nanocristalli in dispositivi funzionali su nanoscala. I ricercatori lo hanno utilizzato per fabbricare matrici di diodi a emissione di luce su scala nanometrica (nanoLED), minuscoli cristalli che emettono luce quando vengono attivati elettricamente. Tali array potrebbero avere applicazioni nella comunicazione ottica e nell’informatica, microscopi senza lenti, nuovi tipi di sorgenti di luce quantistica e display ad alta densità e ad alta risoluzione per la realtà aumentata e virtuale.
“Come dimostra il nostro lavoro, è fondamentale sviluppare nuove strutture ingegneristiche per l’integrazione di nanomateriali in nanodispositivi funzionali”, afferma Farnaz Niroui, autore senior di un documento supportato dalla US National Science Foundation pubblicato su Comunicazioni sulla natura.
“Superando i confini tradizionali della nanofabbricazione, dell’ingegneria dei materiali e della progettazione dei dispositivi, queste tecniche possono consentirci di manipolare la materia alle dimensioni estreme della nanoscala, aiutandoci a realizzare piattaforme di dispositivi non convenzionali importanti per affrontare le esigenze tecnologiche emergenti”.
Per gentile concessione di IL Fondazione Nazionale della ScienzaComunicazioni naturali e MIT.
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