Os pesquisadores descobriram um método de ajuste reversível da cor da radiação de fontes de luz nanométricas. Anteriormente, a cor da radiação pode ser especificada apenas durante a síntese de nanopartículas, mas agora pode ser alterado após a síntese. A estabilidade e as ressonâncias eletromagnéticas das partículas são retidas durante este ajuste. Isso os torna promissores para chips ópticos, LEDs e dispositivos optoeletrônicos. Os resultados são publicados em Nano Letras .

A ressonância é a coincidência entre as frequências de duas oscilações aumentando sua intensidade. Meio século atrás, o físico teórico italiano Hugo Fano descreveu um tipo especial de ressonância com perfil assimétrico decorrente da interferência de dois processos de ondas. Desde então, A ressonância de Fano tem sido ativamente usada em fotônica, por exemplo, para criar interruptores ópticos rápidos, que são elementos de circuitos integrados fotônicos. A redução dessas mudanças para nanoescala aumentará drasticamente o desempenho dos chips fotônicos, integrando um grande número de elementos em um dispositivo.

Pesquisadores da ITMO University, junto com colegas da Suécia, Austrália, os Estados Unidos e a Lituânia, descobriram a ressonância de Fano em nanopartículas de perovskita e ganharam controle sobre o espectro de ressonância de uma série de nanopartículas inorgânicas. Para fazer isso, eles propuseram um novo método de ajuste da radiação de nanopartículas. Em vez de sintetizar vários tipos de partículas, eles propuseram mudar a composição de uma partícula pronta por meio de tratamento químico especial. Como esse ajuste é reversível, pode ser repetido muitas vezes sem alterar a estabilidade das partículas e a intensidade de sua radiação.

"Conduzimos experimentos com nanopartículas de perovskita organo-inorgânicas únicas, bem como com uma matriz desordenada de nanopartículas completamente inorgânicas dispersas na matriz polimérica. Conseguimos registrar ressonâncias de Fano em ambos os casos, mas a sintonia reversível só foi possível para partículas inorgânicas. Eles incluem ânions de bromo, e durante o ajuste, mudamos reversivelmente os átomos de bromo em átomos de cloro. Isso torna possível mudar o espectro de emissão de partículas na faixa de 420-520 nm. Nanopartículas organo-inorgânicas se mostraram inadequadas para um ajuste semelhante de propriedades fotofísicas devido à presença de cátions orgânicos em sua estrutura, "diz Anatoly Pushkarev, pesquisador associado do Laboratório de Nanofotônica Híbrida e Optoeletrônica da Universidade ITMO.

De acordo com os pesquisadores, o método proposto para ajustar o espectro de emissão de nanoantenas de perovskita é universal. Pode ser aplicado a outras nanoestruturas inorgânicas baseadas em halogenetos de chumbo. Assim, é possível obter dispositivos optoeletrônicos complexos em um chip com a quantidade mínima de nanopartículas. Esses dispositivos em miniatura podem servir para transmissão e processamento de dados, bem como para detecção.

“Os resultados que obtivemos são promissores não apenas para a criação de circuitos integrados fotônicos. A reconstrução do espectro de emissão do arranjo de nanopartículas e a mudança na posição da ressonância de Fano em seu espectro de absorção óptica podem ser utilizados, por exemplo, para determinar a concentração de vapor de haleto de hidrogênio (HCl, HBr, HI) no meio, "diz Ekaterina Tiguntseva, um aluno de pós-graduação da Faculdade de Física e Tecnologia da ITMO University.