p Nanomateriais unidimensionais com propriedades optoeletrônicas altamente anisotrópicas podem ser usados ​​em aplicações de captação de energia, eletrônicos flexíveis e dispositivos de imagem biomédica. Em ciência de materiais e nanotecnologia, Os métodos de padronização 3-D podem ser usados ​​para montar com precisão nanofios com composição e orientação controladas localmente para permitir novos projetos de dispositivos optoeletrônicos. Em um relatório recente, Nanjia Zhou e uma equipe de pesquisa interdisciplinar da Universidade de Harvard, Wyss Institute of Biologicamente Inspired Engineering, O Lawrence Berkeley National Laboratory e o Kavli Energy Nanoscience Institute desenvolveram tintas nanocompósitos impressas em 3-D compostas por perovskita coloidal de emissão brilhante de haleto de chumbo e césio (CsPbX ₃ , onde X =Cl, Br, ou I) nanofios. p Eles suspenderam os nanofios brilhantes em uma matriz de copolímero de bloco de poliestireno-poliisopreno-poliestireno e definiram o alinhamento do nanofio usando um caminho de impressão programado. O cientista produziu nanocompósitos ópticos que exibiram propriedades de absorção e emissão altamente polarizadas. Para destacar a versatilidade da técnica eles produziram diversos dispositivos, incluindo armazenamento óptico, criptografia, sensores e visores em cores. O trabalho agora está publicado em Avanços da Ciência .

p As propriedades optoeletrônicas anisotrópicas exclusivas de nanofios semicondutores surgem de efeitos quânticos e dielétricos para uma ampla variedade de aplicações em eletrônica e fotônica. Novos caminhos podem ser abertos para montar dispositivos optoeletrônicos padronizando com precisão nanomateriais 1-D em estruturas planas e 3-D. Em comparação com muitos tipos de fios semicondutores relatados até agora, nanofios de haleto de césio e chumbo (CsPbX ₃ ) com uma estrutura de cristal de perovskita ofereceram várias vantagens para aplicações optoeletrônicas. Os nanocristais de perovskita de haleto de chumbo são ultrabrilhantes e exibem rendimento quântico próximo da unidade sem uma camada de encapsulamento - em contraste com o convencional, nanocristais semicondutores coloidais com uma estrutura core-shell.

p Os cientistas de materiais podem modificar a composição de haletos e o bandgap de perovskitas para formar emissões brilhantes e ajustáveis ​​em toda a faixa espectral visível. Como resultado das propriedades únicas do material e altos rendimentos quânticos, nanofios de perovskita têm aplicações potenciais em optoeletrônica, como camadas ativas na iluminação de fundo do display de cristal líquido (LCD), divisão de espectro, fotodetectores polarizados e lasers com bomba óptica. Os pesquisadores exploraram vários métodos de padronização planar e 3D, incluindo impressão 3-D baseada em extrusão por meio de escrita direta com tinta (DIW) para formar arquiteturas de transformação de forma compostas de fibrilas de celulose e alinhadas em uma matriz de hidrogel. Contudo, aplicações gerais de DIW para padronizar arquiteturas funcionais em dispositivos fotônicos ainda precisam ser exploradas.

p No presente trabalho, Zhou et al. projetado, arquiteturas ópticas polarizadas impressas e caracterizadas compostas de matrizes de copolímero em bloco preenchido com nanofios de perovskita. Por esta, eles desenvolveram uma tinta nanocompósita com os feixes de nanofios de perovskita incorporados em um cilindro, matriz de copolímero em bloco de poliestireno-poliisopreno-poliestireno (SIS) microfase. Usando o método proposto, Zhou et al. esperar outros materiais anisotrópicos, incluindo metais, semicondutores e copolímeros em bloco, e os nanofios dielétricos devem ser padronizados de forma semelhante de forma programática.

p Os cientistas formaram diferentes tintas compostas de nanofios, variando a concentração de SIS para desenvolver o comportamento de redução de cisalhamento e a resposta viscoelástica necessária para DIW (escrita direta com tinta). Usando microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e medições de espalhamento de raios-X de baixo ângulo (SAXS), eles revelaram os microdomínios hexagonais ordenados dos filamentos de copolímero de bloco SIS e revelaram o SIS-CsPbBr impresso ₃ nanocompósitos altamente alinhados ao longo da direção de impressão. Este método de padronização permitiu a orientação programável do nanofio nos compósitos ópticos impressos para influenciar sua emissão polarizada e angular.

p Durante a escrita direta a tinta, Zhou et al. caminhos de impressão gerados usando código G gerado via MatLab, Slic3r e CIMCO e bicos de vidro usados ​​para formar arquiteturas de nanocompósitos em lamínulas de vidro. Demonstrar aplicações de anisotropia de polarização programada digitalmente em nanocompósitos impressos em 3-D; Zhou et al. primeiro projetou uma imagem em tons de cinza de 3 bits de pixels em formato quadrado (200 x 200 µm). Usando a técnica, os cientistas alcançaram arquiteturas padronizadas avançadas para servir como memórias ópticas para dispositivos de armazenamento de dados de gravação uma vez lida muitas vezes (WORM).

p As arquiteturas impressas podem ser usadas para criptografia de segurança em memórias criptografáveis, imprimindo arquiteturas multicamadas com diferentes informações ópticas armazenadas em cada camada. Como prova de princípio, Zhou et al. padronizaram as letras "LUZ" em um dispositivo de cinco camadas no qual eles visualizavam cada letra em alturas diferentes. Eles imprimiram as letras "H 'e" I' em orientações aleatórias e visualizaram seletivamente cada letra na matriz transparente usando um polarizador em o ângulo apropriado. Além disso, os cientistas mostraram a possibilidade de criptografar um padrão de emissão - por exemplo, a letra H - esticando o material. Eles imaginam o potencial para criar camuflagem dinâmica em arranjos de materiais semelhantes à pele, onde diferentes padrões ópticos emergem e desaparecem no alongamento mecânico.

p Depois disso, eles estenderam o conceito para imitar o RGB (vermelho, verde, azul) pontos quânticos amplamente usados ​​na mistura de cores. Por esta, Zhou et al. usaram reações de troca aniônica para obter perovskitas halogenadas compostas de nanofios emissores de vermelho e azul e criaram sintonizáveis, monitores coloridos multiplexados usando impressão 3D de vários materiais. Embora os nanofios de perovskita ainda não sejam adequados como materiais para aplicações de exibição, o trabalho destacou a capacidade de exercer controle programável sobre a composição e alinhamento dos nanofios oferecidos via montagem digital. Zhou at al. apresentou as respostas espectrais sintonizáveis ​​da matriz RGB multiplexada e sua faixa de cores correspondente no diagrama de cromaticidade CIE (comissão sobre iluminação) para mostrar o design extremamente simples oferecido pelos visores impressos para alcançar a sintonia de cores.

p Unlike LCDs that rely on conventional quantum dot color filters, the printed films in the present work used direct polarization photon downshifters, also known as "active" color filters. Zhou et al. intend to improve both nanowire synthesis and printing to achieve higher efficiencies for display applications.

p Desta maneira, Nanjia Zhou and co-workers showed that direct writing nanocomposite inks composed of perovskite nanowire-filled block copolymer matrices could pattern optoelectronic devices in numerous designs. They programmed the nanowire composition and alignment to create optical nanocomposites for applications in information storage, criptografia, mechano-optical sensing and optical displays. The new findings will provide a pathway to rapidly design and manufacture functional devices from anisotropic building blocks encapsulated in soft polymer matrices. p © 2019 Science X Network