p Um pouco de umidade perdida durante um experimento alertou os cientistas sobre o estranho comportamento de um material de óxido complexo que eles estavam estudando - lançando luz sobre seu potencial para melhorar os sensores químicos, computação e armazenamento de informações. Na presença de uma molécula de água em sua superfície, o material em camadas emite luz ultravioleta de seu interior. Uma equipe de pesquisadores da Drexel University, a Universidade da Pensilvânia, a Universidade da Califórnia em Berkeley, e a Temple University publicou recentemente sua descoberta de que é possível controlar a produção de luz ultravioleta por meio de uma reação química que funciona como apertar um interruptor de luz. p Ao estudar uma amostra de filme de aluminato de lantânio em um cristal de titanato de strontinum, O time, liderado pelo professor Jonathan E. Spanier da Drexel College of Engineering, Andrew M. Rappe, de Penn; Lane W. Martin, de Berkeley e Xiaoxing Xi de Temple, descobriu que a amostra estava começando a emitir níveis intensos de luz ultravioleta. A reprodução cuidadosa das condições experimentais os ajudou a perceber que as moléculas de água podem estar desempenhando um papel na luz ultravioleta emitida de dentro do material.

p "Em descobertas marcantes, esta interface entre dois isoladores elétricos mostrou ter um estado eletricamente condutor, aquele que pode ser alterado pela água na superfície do aluminato de lantânio, e também exibe ordenação supercondutora e ferromagnética, "Spanier disse." Mas esta descoberta é bastante notável porque descobrimos uma reação química na superfície que solicita a emissão de luz da interface interna - e podemos desligá-la e ligá-la novamente. Surpreendentemente, também podemos torná-lo mais forte, aumentando a distância entre as moléculas e a superfície e a interface enterrada, usando filmes mais grossos, por exemplo. "

p Membros da equipe da Drexel, Berkeley e Temple recorreram a seus colaboradores teóricos da equipe, liderado por Penn's Rappe e seus colegas pesquisadores teóricos Fenggong Wang e Diomedes Saldana-Grego, para ajudar a interpretar os resultados.

p "A dissociação de fragmentos de água na superfície do óxido libera elétrons que se movem para a interface enterrada, cancelando as cargas iônicas, "Disse Wang." Isso coloca toda a emissão de luz na mesma energia, dando a fotoluminescência nítida observada. "

p De acordo com Rappe, este é o primeiro relato da introdução de moléculas na superfície controlando a emissão de luz - de qualquer cor - de uma interface de superfície sólida enterrada.

p "O mecanismo de uma molécula pousando e reagindo, chamada quimissorção dissociativa, como forma de controlar o início e a supressão da luz é diferente de qualquer outro relatado anteriormente, "Saldana-Grego disse.

p A equipe publicou recentemente suas descobertas, na revista American Chemical Society Nano Letras . O papel, intitulado "Surface Chemically Switchable Ultraviolet Luminescence from Interfacial Two-Dimensional Electron Gas, "descreve seu método para gerar e controlar a luminescência ultravioleta reversível a partir de uma interface semicondutora de gás de elétron bidimensional. Este é um processo que eles estudaram longamente por meio de testes físicos de materiais produzidos por colaboradores em Cal e Temple, e por meio de simulações em computador pelos grupos Rappe e Spanier.

p “Suspeitamos que o material poderia ser usado para dispositivos simples, como transistores e sensores. Colocando moléculas estrategicamente na superfície, a luz ultravioleta poderia ser usada para transmitir informações - da mesma forma que a memória do computador usa um campo magnético para escrever e se reescrever, mas com a vantagem significativa de fazê-lo sem corrente elétrica, "disse Mohammad Islam, um professor assistente da State University of New York em Oswego, que estava na equipe de Spanier quando ele estava em Drexel. "A força do campo UV também varia com a proximidade da molécula de água, isso sugere que o material também pode ser útil para detectar a presença de agentes químicos. "

p De acordo com Spanier, consideravelmente mais pesquisas fundamentais devem ser feitas, mas esta descoberta pode ajudar os pesquisadores a entender como os elétrons interagem nessas interfaces, e os limites de como eles podem usar moléculas de superfície para controlar a emissão de luz.