p Encontrar novos materiais semicondutores que emitem luz é essencial para o desenvolvimento de uma ampla gama de dispositivos eletrônicos. Mas fazer estruturas artificiais que emitem luz sob medida para nossas necessidades específicas é uma proposta ainda mais atraente. Contudo, a emissão de luz em um semicondutor ocorre apenas quando certas condições são satisfeitas. Hoje, pesquisadores da Universidade de Genebra (UNIGE), Suíça, em colaboração com a Universidade de Manchester, descobriram toda uma classe de materiais bidimensionais com a espessura de um ou alguns átomos. Quando combinados, esses cristais atomicamente finos são capazes de formar estruturas que emitem luz personalizável na cor desejada. Essa pesquisa, publicado no jornal Materiais da Natureza , marca um passo importante para a futura industrialização de materiais bidimensionais. p materiais semicondutores capazes de emitir luz são usados ​​em setores tão diversos como telecomunicações, dispositivos emissores de luz (LEDs) e diagnósticos médicos. A emissão de luz ocorre quando um elétron salta para dentro do semicondutor de um nível de energia superior para um nível inferior. É a diferença de energia que determina a cor da luz emitida. Para que a luz seja produzida, a velocidade do elétron antes e depois do salto deve ser exatamente a mesma, uma condição que depende do material semicondutor específico considerado. Apenas alguns semicondutores podem ser usados ​​para emissão de luz:por exemplo, o silício - usado para fazer nossos computadores - não pode ser empregado na fabricação de LEDs.

p “Nós nos perguntamos se materiais bidimensionais poderiam ser usados ​​para fazer estruturas que emitem luz com a cor desejada, "explica Alberto Morpurgo, um professor do Departamento de Física da Matéria Quântica, na Faculdade de Ciências da UNIGE. Materiais bidimensionais são cristais perfeitos que, como grafeno, têm um ou alguns átomos de espessura. Graças aos recentes avanços técnicos, diferentes materiais bidimensionais podem ser empilhados uns sobre os outros para formar estruturas artificiais que se comportam como semicondutores. A vantagem desses "semicondutores artificiais" é que os níveis de energia podem ser controlados selecionando-se a composição química e a espessura dos materiais que compõem a estrutura.

p "Semicondutores artificiais deste tipo foram feitos pela primeira vez apenas dois ou três anos atrás, "explica Nicolas Ubrig, pesquisador da equipe do professor Morpurgo. "Quando os materiais bidimensionais têm exatamente a mesma estrutura e seus cristais estão perfeitamente alinhados, este tipo de semicondutor artificial pode emitir luz. Mas é muito raro. ”Essas condições são tão rígidas que deixam pouca liberdade para controlar a luz emitida.

p Luz personalizada

p "Nosso objetivo era conseguir combinar diferentes materiais bidimensionais para emitir luz e ao mesmo tempo estar livre de todas as restrições, "continua o professor Morpurgo. Os físicos pensaram que, se eles pudessem encontrar uma classe de materiais onde a velocidade dos elétrons antes e depois da mudança no nível de energia fosse zero, seria um cenário ideal que sempre atenderia às condições de emissão de luz, independentemente dos detalhes das redes cristalinas e sua orientação relativa.

p Um grande número de semicondutores bidimensionais conhecidos tem velocidade zero de elétrons nos níveis de energia relevantes. Graças a esta diversidade de compostos, muitos materiais diferentes podem ser combinados, e cada combinação é um novo semicondutor artificial que emite luz de uma cor específica. "Assim que tivemos a ideia, foi fácil encontrar os materiais a serem usados ​​para implementá-lo, "acrescenta o professor Vladimir Fal'ko da Universidade de Manchester. Os materiais que foram usados ​​na pesquisa incluíram vários dichalcogenetos de metais de transição (como MoS2, MoSe2 e WS2) e InSe. Outros materiais possíveis foram identificados e serão úteis para ampliar a gama de cores da luz emitida por esses novos semicondutores artificiais.

p Luz feita sob medida para industrialização em massa

p "A grande vantagem desses materiais 2-D, graças ao fato de que não existem mais pré-condições para a emissão de luz, é que eles fornecem novas estratégias para manipular a luz como acharmos adequado, com a energia e cor que queremos ter, "continua Ubrig. Isto significa que é possível conceber aplicações futuras a nível industrial, já que a luz emitida é robusta e não há mais necessidade de se preocupar com o alinhamento dos átomos.