p Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela Universidade de Kyushu e pelo Instituto de Química Aplicada de Changchun, Academia Chinesa de Ciências, demonstrou estabilidade, laser contínuo em temperatura ambiente por mais de uma hora de uma classe de materiais de baixo custo chamados perovskitas, finalmente superando um fenômeno que até agora impediu uma operação tão longa. p Usado em tudo, desde a fabricação e pesquisa até comunicações e entretenimento por causa de sua emissão de luz altamente uniforme, lasers são frequentemente classificados pelo material que converte a energia de entrada - geralmente luz ou eletricidade - em luz laser, com materiais comuns, incluindo semicondutores inorgânicos e orgânicos, gases e cristais.

p Desenvolvimentos recentes em perovskitas os tornaram atraentes para lasers porque eles podem ser fabricados a partir de soluções a baixo custo para ter cores ajustáveis ​​e excelente estabilidade, mas um fenômeno chamado "morte lasing" faz com que lasing sob operação constante em temperatura ambiente pare após alguns minutos por razões que não são claras.

p Agora, pesquisadores da Universidade de Kyushu e do Instituto de Química Aplicada de Changchun relatam na revista Natureza que eles conseguiram superar a morte duradoura em perovskitas quase 2-D levando em consideração estados energéticos chamados excitons tripletos.

p "A realização de lasers baseados em semicondutores orgânicos foi principalmente impedida por perdas causadas pelo acúmulo de trigêmeos. No entanto, a situação para trigêmeos em perovskitas quase 2-D ainda não tinha sido totalmente considerada, "diz Chuanjiang Qin, professor do Instituto de Química Aplicada de Changchun, Academia Chinesa de Ciências, e pesquisador principal do estudo.

p Embora a energia em dispositivos optoeletrônicos seja frequentemente considerada em termos de cargas positivas e negativas, cargas opostas também podem se juntar e formar temporariamente um estado energético chamado exciton antes de liberar sua energia. Excitons são frequentemente observados em semicondutores orgânicos e, por causa das considerações da mecânica quântica, na maioria das vezes se enquadram em dois tipos denominados singlets e trigêmeos, com emissão de luz sendo quase impossível para trigêmeos.

p As perovskitas quase 2-D que os pesquisadores estudaram são uma combinação de inorgânicos e orgânicos, com regiões de cristais de perovskita consistindo nos mesmos componentes repetidos em todas as direções imprensada entre folhas orgânicas. A equipe encontrou recentemente evidências de excitons tripletos com vida longa de quase um microssegundo nos materiais, então eles se concentraram nos trigêmeos como a possível causa da morte duradoura.

p "Os trigêmeos não emitem luz e têm tendência a interagir com os singlets emissores de luz de uma forma que faz com que ambos percam sua energia sem produzir luz, "explica Qin." Assim, se trigêmeos estão presentes em perovskitas, provavelmente precisamos tirá-los do caminho para que não interfiram com o lasing. "

p Para fazer isso, os pesquisadores incorporaram às perovskitas uma camada orgânica que mantém os trigêmeos em um estado de baixa energia. Porque os excitons querem se mover para energias mais baixas, os excitons tripletos de longa duração são transferidos da porção emissora de luz da perovskita para as camadas orgânicas, reduzindo assim as perdas e permitindo que o lasing sob constante excitação óptica continue sem interrupção. Alternativamente, os pesquisadores descobriram que também poderiam obter lasing contínuo simplesmente colocando a camada de perovskita no ar, já que o oxigênio pode destruir trigêmeos, confirmando ainda que as perdas causadas por trigêmeos são uma possível causa de morte lasing.

p Em seus melhores dispositivos opticamente alimentados, a intensidade do laser em operação contínua ficou quase inalterada após uma hora à temperatura ambiente no ar com umidade relativa de 55%, e os espectros lasing mantiveram sua estreiteza sem se deslocar.

p "Demonstramos o papel fundamental dos trigêmeos no processo de laser desses tipos de perovskitas e a importância de gerenciar os trigêmeos para obter o laser contínuo, "diz Chihaya Adachi, diretor do Centro de Fotônica Orgânica e Pesquisa Eletrônica da Universidade de Kyushu e líder da equipe da Universidade de Kyushu. "Essas novas descobertas abrirão o caminho para o desenvolvimento futuro de uma nova classe de lasers eletricamente operados com base em perovskitas que são de baixo custo e facilmente fabricados."