p Um novo tipo de diodo emissor de luz foi desenvolvido na TU Wien. A luz é produzida a partir do decaimento radiativo de complexos de excitons em camadas de apenas alguns átomos de espessura. p Quando as partículas se ligam no espaço livre, eles normalmente criam átomos ou moléculas. Contudo, estados de ligação muito mais exóticos podem ser produzidos dentro de objetos sólidos.

p Os pesquisadores da TU Wien agora conseguiram utilizar isso:os chamados "complexos de excitons multipartículas" foram produzidos pela aplicação de pulsos elétricos a camadas extremamente finas de material feito de tungstênio e selênio ou enxofre. Esses aglomerados de excitons são estados de ligação compostos de elétrons e "buracos" no material e podem ser convertidos em luz. O resultado é uma forma inovadora de diodo emissor de luz em que o comprimento de onda da luz desejada pode ser controlado com alta precisão. Essas descobertas já foram publicadas na revista Nature Communications .

p Elétrons e buracos

p Em um material semicondutor, a carga elétrica pode ser transportada de duas maneiras diferentes. Por um lado, os elétrons podem se mover diretamente através do material de átomo a átomo, caso em que levam carga negativa com eles. Por outro lado, se um elétron estiver faltando em algum lugar do semicondutor, esse ponto será carregado positivamente e referido como um "buraco". Se um elétron se move de um átomo vizinho e preenche o buraco, ele, por sua vez, deixa um buraco em sua posição anterior. Dessa maneira, buracos podem se mover através do material de maneira semelhante aos elétrons, mas na direção oposta.

p "Sob certas circunstâncias, buracos e elétrons podem se ligar uns aos outros, "diz o Prof. Thomas Mueller do Instituto de Fotônica (Faculdade de Engenharia Elétrica e Tecnologia da Informação) da TU Wien." Semelhante a como um elétron orbita o núcleo atômico carregado positivamente em um átomo de hidrogênio, um elétron pode orbitar o buraco carregado positivamente em um objeto sólido. "

p Estados de ligação ainda mais complexos são possíveis:os chamados trions, biexcitons ou quintons que envolvem três, quatro ou cinco parceiros de ligação. "Por exemplo, o biexciton é o exciton equivalente da molécula de hidrogênio H2, "explica Thomas Mueller.

p Camadas bidimensionais

p Na maioria dos sólidos, tais estados de ligação só são possíveis em temperaturas extremamente baixas. No entanto, a situação é diferente com os chamados "materiais bidimensionais, "que consistem apenas em camadas de átomos finos. A equipe da TU Wien, cujos membros também incluíam Matthias Paur e Aday Molina-Mendoza, criou uma estrutura de sanduíche habilmente projetada na qual uma fina camada de disseleneto de tungstênio ou dissulfeto de tungstênio é travada entre duas camadas de nitreto de boro. Uma carga elétrica pode ser aplicada a este sistema de camada ultrafina com a ajuda de eletrodos de grafeno.

p "Os excitons têm uma energia de ligação muito mais alta em sistemas bidimensionais em camadas do que em sólidos convencionais e, portanto, são consideravelmente mais estáveis. Estados de ligação simples consistindo de elétrons e lacunas podem ser demonstrados mesmo em temperatura ambiente. Grande, complexos de excitons podem ser detectados em baixas temperaturas, "relata Thomas Mueller. Diferentes complexos de excitons podem ser produzidos dependendo de como o sistema é fornecido com energia elétrica usando pulsos de voltagem curtos. Quando esses complexos decaem, eles liberam energia na forma de luz, que é como o sistema de camadas recentemente desenvolvido funciona como um diodo emissor de luz.

p "Nosso sistema de camada luminosa não representa apenas uma grande oportunidade para estudar excitons, mas também é uma fonte de luz inovadora, "diz Matthias Paur, autor principal do estudo. "Portanto, agora temos um diodo emissor de luz cujo comprimento de onda pode ser influenciado especificamente - e muito facilmente também, simplesmente mudando a forma do pulso elétrico aplicado. "