p Cientistas de materiais e físicos da Universidade de Heidelberg (Alemanha) e da Universidade de St Andrews (Escócia) demonstraram a geração elétrica de partículas híbridas de luz e matéria, os chamados exciton-polaritons, usando transistores de efeito de campo com nanotubos de carbono semicondutores integrados em microcavidades ópticas. p A extraordinária estabilidade desses transistores permitiu o bombeamento elétrico a taxas sem precedentes, que abre caminho para lasers eletricamente bombeados com semicondutores processados ​​em solução e baseados em carbono. Como a emissão dessas fontes de luz pode ser sintonizada em uma ampla faixa do espectro infravermelho próximo, este trabalho é particularmente promissor para aplicações em telecomunicações.

p Esses resultados, publicado em Materiais da Natureza , são o resultado mais recente de uma cooperação frutífera entre a Professora Dra. Jana Zaumseil (Heidelberg) e a Professora Dra. Malte C. Gather (St Andrews).

p A pesquisa em dispositivos optoeletrônicos usando materiais orgânicos e à base de carbono levou a uma variedade de novas aplicações, como diodos emissores de luz orgânicos para eficiência energética, monitores e TVs de smartphones brilhantes e de alta resolução.

p Contudo, apesar do rápido desenvolvimento nesta área, O lasing eletricamente bombeado de materiais orgânicos permanece indefinido. Um grande desafio é gerar as altas taxas de bombeamento necessárias para o lasing. Recentemente, os chamados lasers de polariton têm recebido muita atenção, pois fornecem uma maneira nova e potencialmente mais eficiente de gerar luz semelhante à do laser.

p Em vez de depender exclusivamente de fótons como em um laser convencional, o laser polariton usa fótons fortemente acoplados aos estados excitados do material. Esta natureza acoplada dos polaritons pode facilitar a geração de luz semelhante a laser se densidades de corrente suficientemente altas puderem ser alcançadas.

p Anteriormente, a mesma equipe mostrou que é possível formar polaritons em nanotubos de carbono semicondutores à temperatura ambiente por excitação óptica externa. Em seu último trabalho, os pesquisadores descobriram agora uma maneira de gerar polaritons eletricamente.

p Para alcançar isto, eles desenvolveram um transistor de efeito de campo emissor de luz baseado em nanotubo de carbono que foi embutido entre dois espelhos de metal nas proximidades, atuando como uma microcavidade óptica. Em tal dispositivo, o fluxo de corrente é perpendicular ao feedback óptico, o que permite que ambos sejam otimizados de forma independente.

p Devido à extrema estabilidade e alta condutividade fornecida pelos nanotubos de carbono neste dispositivo, densidades de corrente ordens de magnitude acima de quaisquer valores relatados anteriormente foram alcançados. Cálculos do aluno de doutorado Arko Graf, um dos primeiros autores do estudo, mostram que com mais melhorias na arquitetura do dispositivo, o laser de polariton eletricamente bombeado estará dentro de um alcance realista.

p O professor Zaumseil explica:"Além da geração potencial de luz laser, esses dispositivos também podem ser usados ​​para sintonizar reversivelmente entre o acoplamento de matéria leve forte e fraco, que abre um caminho para investigações mais fundamentais. "

p O professor Gather acrescentou:"Nossa curiosidade em entender o que acontece quando combinamos nanomateriais sob medida com estruturas fotônicas de alta qualidade é realmente o que impulsiona essa colaboração."

p O artigo "Bombeamento elétrico e ajuste de exciton-polaritons em microcavidades de nanotubos de carbono" por A. Graf, M. Held, Y. Zakharko, L. Tropf, M.C. Gather and J. Zaumseil é publicado online na edição de 17 de julho de 2017 da Materiais da Natureza .