La génération, la modulation et la détection de la lumière polarisée jouent un rôle central dans divers domaines, notamment la communication optique, le traitement laser, les affichages dynamiques et l'imagerie biomédicale. L'avancement des prototypes de dispositifs multifonctionnels, intégrant de manière transparente un éventail de technologies de contrôle optique, offre un grand potentiel pour répondre aux exigences futures de l'optique polarisée, en mettant l'accent sur une faible consommation d'énergie, une intégration fonctionnelle et des composants optiques rentables.
Les luminaires polarisés englobent les deux attributs d’émission de lumière et de modulation optique, présentant de nombreux avantages distinctifs, notamment l’émission de lumière polarisée et la modulation optique adaptative. Néanmoins, les luminaires polarisés organiques conventionnels rencontrent un ou plusieurs défis, tels que l'insensibilité aux champs externes, une faible efficacité lumineuse ou une stabilité optique ultraviolette inadéquate.
L'innovation de nouveaux luminaires, caractérisés par une sensibilité accrue aux champs externes, une stabilité dans la gamme de longueurs d'onde de l'ultraviolet profond et une efficacité lumineuse élevée, revêt une importance primordiale pour la fabrication de dispositifs de contrôle optique multifonctionnels. En raison de leurs dimensions nanométriques dans une ou plusieurs dimensions, les matériaux inorganiques de faible dimension présentent des propriétés physiques distinctes par rapport aux matériaux massifs, notamment des effets de confinement quantique prononcés et une anisotropie optique substantielle.
Plus précisément, les hétérostructures composites dérivées de matériaux aux dimensions disparates dévoilent des propriétés électriques, magnétiques, catalytiques et photochimiques exceptionnelles, présentant des performances remarquables dans des applications pertinentes. Néanmoins, les progrès dans le domaine des luminants polarisés sont toujours entravés, principalement en raison des défis associés à une technologie de construction immature d'hétérostructures composites et à l'absence de caractéristiques de propriétés complémentaires entre des matériaux de dimensions variables.
Dans un nouvel article publié dans Light :Science &Applications , une équipe de scientifiques dirigée par Baofu Ding, Feng Wang et Hui-Ming Cheng des Instituts de technologie avancée de Shenzhen, Académie chinoise des sciences, Guangdong, Chine, et des collègues ont intégré la 2D à large bande interdite ultra-sensible aux stimulus matériaux avec points quantiques (CD) de carbone 0D, présentant une fluorescence bleue hautement efficace et polarisée.
Cette synthèse aboutit à la création du premier luminant nano-hétérostructure entièrement inorganique caractérisé par une configuration 0D/2D. De plus, des dispositifs multifonctionnels basés sur le luminant nano-hétérostructure 0D/2D fusionnent de manière transparente les fonctionnalités d'émission, de modulation et de détection de la lumière.
Le point crucial de l’établissement du luminant hétérostructuré 0D/2D réside non seulement dans l’ancrage efficace des composants avec des matériaux de différentes dimensions, mais également dans la garantie que leurs caractéristiques optiques s’harmonisent parfaitement. Pour contourner l'absorption potentielle de la lumière d'excitation et d'émission des matériaux luminescents 0D par des matériaux 2D, l'équipe de recherche a utilisé comme élément fondamental une dispersion de dioxyde de titane (CTO) dopé au cobalt, caractérisée par une large bande interdite et une sensibilité de champ élevée. /P>
Grâce à la formation de liaisons Ti-OC induite par chimisorption, l’équipe a réussi à synthétiser une solution colloïdale d’hétérojonction CD/CTO. Cette solution colloïdale a conservé avec justesse les propriétés optiquement anisotropes du CTO et les caractéristiques luminescentes bleues efficaces des CD, indiquant la construction réussie du premier luminant hétérostructuré CD/CTO entièrement inorganique.
Construit sur le luminant hétéro-structuré développé, l'exploitation des propriétés d'absorption dichroïque de l'hétérojonction du dispositif optique facilite la détection de la lumière ultraviolette dans la plage de 360 nm à 385 nm. L'émission polarisée des CD est obtenue grâce à l'arrangement orienté induit par le CTO, ce qui signifie la mise en place réussie d'un prototype de dispositif de contrôle optique multifonctionnel intégrant de manière transparente la modulation, l'émission et la détection.
Le résultat de la recherche introduit un nouveau membre dans la famille des luminants polarisés, présentant une nouvelle perspective et des méthodologies innovantes pour développer divers luminants hétérostructurés. La fusion de ces propriétés offre un prototype tangible pour la modulation et la détection optiques, ainsi que pour la manipulation de la luminescence polarisée. Ces découvertes seront potentiellement applicables dans divers domaines tels que la photocatalyse, les applications biomédicales, l'affichage et la communication optique à l'avenir.
Plus d'informations : Hongwei Xu et al, Un dispositif optoélectronique multifonctionnel basé sur un matériau 2D à large bande interdite, Light :Science &Applications (2023). DOI : 10.1038/s41377-023-01327-8
Informations sur le journal : La lumière :science et applications
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
