Gli scienziati hanno creato materiali con proprietà ottiche sorprendenti da blocchi simili a Lego fatti di tribromuro di piombo e cesio.
Il tribromuro di piombo e cesio si trova in una classe di materiali noti come perovskiti e si presenta sotto forma di nanocristalli cubici di dieci nanometri che agiscono come un punto quantico.
Assemblando cubi simili a Lego in sfere ordinate, o supercristalli, un team internazionale, tra cui ricercatori della Research School of Physics, è stato in grado di manipolare la lunghezza d’onda e la luminosità della luce emessa dalle strutture.
Questo effetto è dovuto ai supercristalli che agiscono come metaatomi: strutture più piccole della lunghezza d’onda della luce, che, come schiere chiamate metamateriali, mostrano comportamenti molto diversi dai materiali naturali omogenei.
Questo lavoro è stato pubblicato in nanomessaggi, Mostra il primo utilizzo di metaatomi costituiti da componenti più piccoli, ha affermato il direttore del Centro di fisica non lineare, il professor Yuri Kivchar.
Il professor Kivchar ha detto: “L’idea dei meta-atomi complessi è apparsa qualche tempo fa, ma è arrivata come un concetto teorico dalla fantascienza”.
“Si scopre che i meta-atomi possono diventare davvero complessi, con le loro proprietà controllate a piacimento. È sorprendente che dopo pochi anni si possa dire che la fantascienza sia diventata realtà”.
Il team ha scelto i nanocristalli di perovskite perché contengono risonanza eccitonica, che si traduce in una forte fluorescenza. I collaboratori dell’ETH di Zurigo in Svizzera hanno creato i supercristalli utilizzando tecniche di autoassemblaggio, formando sfere da cinquanta a diverse centinaia di nanometri di diametro, e li hanno inviati all’Università Nazionale Australiana per gli esperimenti.
Il dottorando Pavel Tonkayev ha quindi eseguito esperimenti di fotoluminescenza ed è stato in grado di dimostrare che i supercristalli supportavano la risonanza Mie, che, combinata con la risonanza eccitonica, migliorava la fluorescenza, accelerandola di un fattore 3,3.
I supercristalli hanno anche spostato la lunghezza d’onda massima della fluorescenza, in misura proporzionale alla loro dimensione. Confrontando i loro esperimenti a temperatura ambiente con i risultati a 6 gradi Kelvin, hanno anche visto che il picco di fluorescenza si divideva in due.
La capacità di controllare le emissioni regolando le dimensioni e la geometria dei supercristalli rappresenta un enorme impulso per la metafotonica, ha affermato Tonkayev, autore principale dell’articolo della rivista.
“Le differenze nelle dimensioni dei supercristalli possono controllare le proprietà spettrali, l’intensità e la cinetica della fotoluminescenza dei supercristalli.”
“Ciò fornisce un nuovo grado di libertà nella metafotonica completamente dielettrica, che fornirà nuove funzionalità per i dispositivi futuri”.
Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta dalla ANU Research School of Physics.
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