Des scientifiques de l'Université ITMO ont développé des sources lumineuses nanométriques efficaces à base de pérovskite aux halogénures. De telles nanosources sont basées sur des nanoparticules de longueur d'onde inférieure servant à la fois d'émetteurs et de nanoantennes et permettent d'améliorer l'émission de lumière de manière inhérente sans dispositifs supplémentaires. De plus, la pérovskite permet de régler les spectres d'émission dans toute la gamme visible en faisant varier la composition du matériau. Cela fait des nouvelles nanoparticules une plate-forme prometteuse pour la création de dispositifs optoélectroniques compacts tels que des puces optiques, diodes électroluminescentes, ou capteurs. Les résultats ont été publiés dans Lettres nano .

Les sources lumineuses à l'échelle nanométrique et les nanoantennes ont un large éventail d'applications dans plusieurs domaines, tels que les pixels ultra-compacts, détection optique et télécommunications. Cependant, la fabrication de dispositifs à base de nanostructures est compliquée car les matériaux généralement utilisés ont une efficacité de luminescence limitée. De plus, les points ou molécules quantiques uniques émettent généralement de la lumière de manière non directionnelle et faible. Une tâche encore plus difficile consiste à placer une source de lumière à l'échelle nanométrique précisément à proximité d'une nanoantenne.

Un groupe de recherche de l'Université ITMO a réussi à combiner une nanoantenne et une source lumineuse dans une seule nanoparticule. Il peut générer, améliorer et acheminer l'émission via des modes de résonance excités couplés à des excitons. "Nous avons utilisé de la pérovskite hybride comme matériau pour de telles nanoantennes, " dit Ekaterina Tiguntseva, premier auteur de la publication. "Les caractéristiques uniques de la pérovskite nous ont permis de fabriquer des nanoantennes à partir de ce matériau. Nous avons essentiellement synthétisé des films de pérovskite, puis transféré des particules de matériau de la surface du film à un autre substrat au moyen d'une technique d'ablation laser pulsée. Par rapport aux alternatives, notre méthode est relativement simple et rentable."

En étudiant les nanoparticules de pérovskite obtenues, les scientifiques ont découvert que leur émission peut être améliorée si ses spectres correspondent au mode de résonance de Mie. "Actuellement, les scientifiques s'intéressent particulièrement aux résonances de Mie liées aux nanoparticules diélectriques et semi-conductrices, " dit George Zograf, Ingénieur au Laboratoire de Nanophotonique Hybride et Optoélectronique de l'Université ITMO. "Les pérovskites utilisées dans notre travail sont des semi-conducteurs avec une efficacité de luminescence bien supérieure à celle de nombreux autres matériaux. Notre étude montre que la combinaison d'excitons avec la résonance de Mie dans les nanoparticules de pérovskite en fait des sources lumineuses efficaces à température ambiante."

En outre, le spectre de rayonnement des nanoparticules peut être modifié en faisant varier les anions dans le matériau. "La structure du matériau reste la même, nous utilisons simplement un autre composant dans la synthèse des films de pérovskite. Par conséquent, il n'est pas nécessaire d'ajuster la méthode à chaque fois. ça reste le même, pourtant la couleur d'émission de nos nanoparticules change, " dit Ekaterina.

Les scientifiques poursuivront leurs recherches sur les nanoantennes à pérovskite émettant de la lumière en utilisant divers composants pour leur synthèse. En outre, ils développent de nouvelles conceptions de nanostructures de pérovskite qui pourraient améliorer les dispositifs optiques ultra compacts.