p Ajustar as dimensões e outros atributos dos nanotubos de carbono pode aumentar substancialmente a quantidade de luz que eles emitem, três físicos da RIKEN descobriram. Essa descoberta promete levar ao desenvolvimento de dispositivos fotônicos altamente eficientes. p Nanotubos de carbono são pequenos cilindros que têm apenas um nanômetro a alguns nanômetros de diâmetro, mas podem ter vários micrômetros de comprimento. Suas excelentes propriedades eletrônicas e mecânicas os tornam atraentes para uso em dispositivos com eficiência energética. Em particular, um defeito nas estruturas de carbono atômicas puras dos nanotubos pode emitir fótons únicos de luz - um componente vital para muitos dispositivos em nanoescala necessários para computação quântica e comunicações.

p Em um dispositivo típico de emissão de luz, a luz laser ou um campo elétrico cria pares de elétrons e buracos conhecidos como excitons. Algum tempo depois, o elétron e o buraco se recombinam e o exciton se aniquila. Dependendo da simetria do exciton, a aniquilação pode resultar na emissão de luz ou não.

p Cerca de metade dos excitons criados são brilhantes, enquanto a outra metade é escura e se recombina sem emitir luz. Alguns excitons escuros podem se tornar excitons brilhantes e então emitir luz na aniquilação. Mas os nanotubos de carbono tendem a ter baixa eficiência de emissão de luz, principalmente porque os excitons escuros geralmente se recombinam antes de se transformarem em excitons brilhantes.

p Agora, Yuichiro Kato e dois colegas, tudo no Laboratório de Fotônica Quântica em nanoescala RIKEN, descobriram que, adaptando as especificações dos nanotubos, mais da metade dos excitons escuros podem ser convertidos em brilhantes, aumentando assim muito a saída de luz dos nanotubos (Fig. 1).

p Os pesquisadores realizaram medições de luminescência resolvidas no tempo em uma série de nanotubos de carbono. Ao ajustar os traços de luminescência resolvidos no tempo com um modelo, eles descobriram que a taxa de conversão entre excitons escuros e brilhantes depende do comprimento, diâmetro e quiralidade dos nanotubos. Os três pesquisadores estimaram que em nanotubos mais longos, a taxa de conversão de excitons escuros em brilhantes foi tão alta que mais da metade dos excitons escuros contribuíram para a luminescência total.

p "Essas descobertas mostram que excitons escuros podem afetar significativamente a cinética de emissão em materiais de baixa dimensão, como nanotubos, "diz Kato." Eles, portanto, apontam para o potencial do uso de interações de superfície para projetar o processo de conversão de escuro em claro. "

p A equipe agora pretende explorar o potencial de aproveitar esse efeito. "Estamos interessados ​​em usar este processo de conversão eficiente para obter emissores de fóton único de nanotubo de carbono que tenham melhor desempenho, "diz Kato.