Des scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo ont conçu un nouveau matériau photoluminescent peu coûteux à fabriquer, n'utilise pas de matières premières toxiques, et est très stable, améliorer la compréhension de la nature quantique de la photoluminescence.

Comprendre et maîtriser la génération de lumière pourrait permettre aux chercheurs de construire et d'améliorer toutes sortes de dispositifs optiques et électroniques. Points quantiques (QDs), des nanoparticules spécialement conçues qui émettent de la lumière à certaines fréquences lorsqu'elles sont excitées, sont l'un des thèmes centraux de la nanotechnologie. Cependant, leurs applications sont limitées - il est difficile de fabriquer des films minces QD, ils utilisent des matières premières toxiques comme le cadmium et le plomb, et les synthétiser coûte cher. Certains matériaux photoluminescents de dimension zéro (0D) (c'est-à-dire des matériaux dans lesquels les électrons sont confinés à quelques nanomètres et peuvent être excités pour produire de la lumière) ont été testés, mais ils comptaient toujours beaucoup sur le plomb. Ainsi, scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo, dirigé par le professeur Hideo Hosono, conçu un sans plomb, matériau 0-D photoluminescent et l'a analysé pour mieux comprendre la nature des matériaux photoluminescents.

Le matériau fabriqué, Cs 3 Cu 2 je 5 , a une structure cristalline, comme le montre la figure 1. Les atomes de césium confinent le [Cu 2 je 5 ]3 unités, qui émettent de la lumière bleue lorsqu'ils sont excités à des fréquences spécifiques similaires aux QD. Les chercheurs ont pu fabriquer un film mince à l'aide de ce matériau, qui s'est avérée très stable et avait d'excellentes caractéristiques photoluminescentes. "Le film mince présentait une bonne stabilité dans les conditions ambiantes, C'est, pas de dégradation notable du rendement quantique photoluminescent (PLQY) sur deux mois, " déclare Hosono.

L'équipe est allée plus loin et a démontré deux applications utilisant ce matériau. Le premier était un film luminescent blanc, fabriqué en mélangeant le matériau émettant du bleu avec un phosphore jaune à un rapport spécifique pour produire de la lumière blanche. Comme le montre la figure 2, des films qui émettent de la lumière de différentes couleurs pourraient être préparés en faisant varier le rapport des ingrédients utilisés. La deuxième application était une LED bleue, qui, malheureusement, présentait des performances d'électroluminescence (EL) médiocres. Cependant, cela a permis à l'équipe de mieux comprendre les mécanismes EL sous-jacents, qui sera utile dans les recherches futures. "L'exploration de composés de faible dimension à base d'halogénure de Cu(I) s'est avérée être une nouvelle voie pour obtenir un matériau luminescent à haute PLQY sans Pb, " conclut Hosono. De tels matériaux verront, espérons-le, le jour dans les futures applications optiques et nanotechnologiques.