Os pesquisadores chamaram a atenção três anos atrás quando relataram que uma perovskita bidimensional - um material com uma estrutura cristalina específica - composta de césio, chumbo e bromo emitiram uma forte luz verde. Os cristais que produzem luz no espectro verde são desejáveis ​​porque a luz verde, embora valioso em si mesmo, também pode ser facilmente convertido em outras formas que emitem luz azul ou vermelha, tornando-o especialmente importante para aplicações ópticas que variam de dispositivos emissores de luz a ferramentas de diagnóstico sensíveis.

Mas não houve acordo sobre como o cristal, CsPb ₂ Br ₅ , produziu a fotoluminescência verde. Várias teorias surgiram, sem uma resposta definitiva.

Agora, Contudo, pesquisadores dos Estados Unidos, México e China, liderado por um engenheiro elétrico da Universidade de Houston, relataram no jornal Materiais avançados eles usaram técnicas sofisticadas de célula de bigorna ótica e de alta pressão de diamante para determinar não apenas o mecanismo de emissão de luz, mas também como replicá-la.

Eles inicialmente sintetizaram CsPb ₂ Br ₅ de um material relacionado conhecido como CsPbBr ₃ e descobriram que a causa raiz da emissão de luz é um pequeno crescimento excessivo de nanocristais compostos daquele material original, crescendo ao longo da borda do CsPb ₂ Br ₅ cristais. Enquanto CsPbBr ₃ , a base de cristal, é tridimensional e parece verde sob a luz ultravioleta, o novo material, CsPb ₂ Br ₅ , tem uma estrutura em camadas e é opticamente inativo.

"Agora que o mecanismo de emissão dessa luz foi compreendido, pode ser replicado, "disse Jiming Bao, professor associado de engenharia elétrica e da computação na UH e autor correspondente no artigo. "Ambos os cristais têm a mesma composição química, muito parecido com diamante versus grafite, mas eles têm propriedades ópticas e eletrônicas muito diferentes. As pessoas poderão integrar os dois materiais para fazer dispositivos melhores. "

As aplicações potenciais variam de células solares a iluminação LED e outros dispositivos eletrônicos.

Bao começou a trabalhar no problema em 2016, um projeto que envolveu 19 pesquisadores do HU e instituições na China e no México. No momento, havia duas escolas de pensamento científico sobre a emissão de luz do cristal de césio:que emitia luz verde devido a um defeito, principalmente a falta de bromo, ao invés do próprio material, ou que uma variação foi introduzida involuntariamente, resultando na emissão.

Seu grupo começou com a síntese de uma amostra limpa eliminando CsPbBr ₃ pó em água, resultando em cristais mais afiados. As bordas mais nítidas emitiram uma luz verde mais forte, Disse Bao.

Os pesquisadores então usaram um microscópio óptico para estudar os cristais individuais do composto, que Bao disse que lhes permitiu determinar que embora o composto seja transparente, "algo estava acontecendo no limite, resultando na fotoluminescência. "

Eles confiaram na espectroscopia Raman - uma técnica óptica que usa informações sobre como a luz interage com um material para determinar as propriedades da rede do material - para identificar os nanocristais do material de origem original, CsPbBr ₃ , ao longo das bordas do cristal como a fonte da luz.

Bao disse CsPbBr ₃ é muito instável para usar sozinho, mas a estabilidade da forma convertida não é prejudicada pela pequena quantidade do cristal original.

Os pesquisadores disseram que a nova compreensão da emissão de luz trará novas oportunidades para projetar e fabricar novos dispositivos optoeletrônicos. As técnicas usadas para entender o composto de haleto de chumbo-césio também podem ser aplicadas a outros materiais ópticos para aprender mais sobre como eles emitem luz, Disse Bao.