Спектр наноразмерных источников света научились обратимо перестраивать

Ученые разработали способ обратимой настройки цвета излучения наноразмерных источников света. Если раньше цвет излучения можно было задавать только на стадии синтеза, то теперь его можно менять в готовых наночастицах. Стабильность и электромагнитные резонансы частиц сохраняются при перестройке. Это делает их перспективными для использования в оптических чипах, светодиодах и оптоэлектронных устройствах. Результаты опубликованы в журнале Nano Letters.

Резонанс — это совпадение частоты одного колебания с частотой другого, которое приводит к резкому возрастанию интенсивности колебаний. Полвека назад итальянский физик-теоретик Уго Фано описал особый тип резонанса с асимметричным профилем, возникающим в результате интерференции двух волновых процессов. С тех пор резонанс Фано применяется для разработок в области фотоники, например, для создания быстрых оптических переключателей — элементов фотонных интегральных схем. При этом миниатюризация таких переключателей до наномасштаба позволит резко увеличить производительность фотонных чипов за счет интеграции колоссального количества элементов в одном устройстве.

Ученые впервые обнаружили резонанс Фано в перовскитных наночастицах, а также смогли получить контроль над спектром резонанса для массива неорганических наночастиц. Для этого они предложили новый метод настройки излучения наночастиц: вместо того чтобы синтезировать несколько типов частиц разного состава, можно менять состав одной и той же частицы химической обработкой. Такая настройка обратима, ее можно повторять много раз без изменения стабильности самих частиц и интенсивности их излучения.

«Мы проводили эксперименты с одиночными органо-неорганическими перовскитными наночастицами, а также с неупорядоченным массивом полностью неорганических наночастиц, диспергированных в полимерной матрице. Резонансы Фано нам удалось зарегистрировать в обоих случаях, а вот обратимую настройку получилось выполнить только для неорганических частиц. В их состав входят анионы брома, и настройка заключается в том, что мы обратимо меняем атомы брома на атомы хлора в кристаллической решетке. Это позволяет сдвигать резонанс Фано и спектр излучения частиц на 100 нм в диапазоне 420-520 нм. Органо-неорганические наночастицы не подходят для подобной настройки фотофизических свойств из-за наличия в их структуре органических катионов», — рассказывает один из авторов работы, научный сотрудник Университета ИТМО Анатолий Пушкарев.

По словам исследователей, предложенный метод настройки спектра излучения перовскитных наноантенн можно применять к другим неорганическим наноструктурам на основе галогенидов свинца. Таким образом, с его помощью можно получать сложные оптоэлектронные устройства на чипе из минимального количества наночастиц. Такие миниатюрные устройства могут послужить для передачи и обработки данных, также их можно использовать в разного рода датчиках.

«Результаты, которые мы получили, перспективны не только для создания фотонных интегральных схем. Перестройку спектра излучения массива наночастиц и изменение положения резонанса Фано в спектре оптического поглощения можно использовать, например, для определения концентрации паров галогенидов водорода (HCl, HBr, HI) в среде», — отмечает другой автор работы, Екатерина Тигунцева, аспирант Университета ИТМО.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.