Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio desenvolveram um novo material fotoluminescente que é barato de fabricar, não usa materiais de partida tóxicos, e é muito estável, melhorando a compreensão da natureza quântica da fotoluminescência.

Compreender e dominar a geração de luz pode permitir que os pesquisadores construam e aprimorem todos os tipos de dispositivos ópticos e eletrônicos. Pontos quânticos (QDs), nanopartículas especialmente adaptadas que emitem luz em certas frequências quando excitadas, são um dos temas centrais da nanotecnologia. Contudo, suas aplicações são limitadas - é difícil fabricar filmes finos QD, eles usam materiais tóxicos como cádmio e chumbo, e sintetizá-los é caro. Alguns materiais fotoluminescentes de dimensão zero (0D) (ou seja, materiais em que os elétrons estão confinados a alguns nanômetros e podem ser excitados para produzir luz) foram testados, mas eles ainda dependiam muito do chumbo. Assim, cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio, liderado pelo Prof. Hideo Hosono, projetou um sem chumbo, material 0-D fotoluminescente e analisou-o para obter uma visão sobre a natureza dos materiais fotoluminescentes.

O material fabricado, Cs ₃ Cu ₂ eu ₅ , tem uma estrutura cristalina, como mostrado na Figura 1. Os átomos de césio confinam o [Cu ₂ eu ₅ ] 3 unidades, que emitem luz azul quando excitados em frequências específicas semelhantes aos QDs. Os pesquisadores conseguiram fabricar uma película fina usando este material, que provou ser muito estável e tinha excelentes características fotoluminescentes. "O filme fino exibiu boa estabilidade em condições ambientais, isso é, nenhuma degradação perceptível no rendimento quântico fotoluminescente (PLQY) ao longo de dois meses, "afirma Hosono.

A equipe deu um passo além e demonstrou dois aplicativos usando este material. O primeiro era um filme luminescente branco, fabricado pela mistura do material emissor de azul com um fósforo amarelo em uma proporção específica para produzir luz branca. Conforme mostrado na Figura 2, filmes que emitem luz de várias cores podem ser preparados variando a proporção dos ingredientes usados. A segunda aplicação foi um LED azul, que infelizmente exibiu baixo desempenho de eletroluminescência (EL). Contudo, isso permitiu que a equipe entendesse melhor os mecanismos EL subjacentes, que será útil em pesquisas futuras. "A exploração de compostos de baixa dimensão com base em um haleto de Cu (I) provou ser uma nova rota para obter um material luminescente de alto PLQY livre de Pb, "conclui Hosono. Esperamos que tais materiais verão a luz do dia em futuras aplicações ópticas e nanotecnológicas.