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La pérovskite couramment étudiée peut produire une fluorescence à des températures pratiques pour y parvenir et à des échelles de temps suffisamment longues pour la rendre utile dans les applications d’informatique quantique. Les résultats des chercheurs de la North Carolina State University suggèrent également que la superfluorescence pourrait être une caractéristique commune à toute cette classe de matériaux.
La superluminescence est un exemple de transition de phase quantique – quand atomes simples Au sein de la matière, tous passent par les mêmes phases côte à côte, devenant une unité synchrone.
Par exemple, lorsque les atomes d’un matériau optique tel que la pérovskite sont excités, ils peuvent émettre une lumière individuelle, produire de l’énergie et devenir fluorescents. Chaque atome commencera à traverser ces phases de manière aléatoire, mais dans les bonnes conditions, ils peuvent coïncider dans une transition de phase quantique microscopique. Cette unité synchrone peut interagir avec les champs électriques externes plus fortement que n’importe lequel d’entre eux un atome Cela peut créer une explosion super pétillante.
« Les états de synchronisation spontanée sont universels, se produisant dans tout, des orbites des planètes aux lucioles dont les signaux se synchronisent », explique Kenan Gundogo, professeur de physique à NC State et auteur correspondant de la recherche. « Mais dans le cas des solides, ce Transitions de phase On croyait qu’il ne se produit qu’à des températures extrêmement basses. C’est parce que les atomes se déphasent trop rapidement pour que la synchronisation se produise, à moins que le temps ne soit ralenti par le refroidissement.
Remarque Gondogodo et son équipeفريق super brillant dans l’iodure de plomb méthyl ammonium, ou MAPbI3, tout en explorant les propriétés du laser. Les pérovskites sont des matériaux avec une structure cristalline et des propriétés d’émission de lumière qui sont utiles dans la création de lasers, entre autres applications. Ils sont peu coûteux et relativement faciles à fabriquer, et sont utilisés dans le photovoltaïque, les sources lumineuses et les scanners.
« En essayant de découvrir la dynamique derrière les propriétés laser de MAPbI3, nous avons remarqué que la dynamique que nous avons observée ne pouvait pas être simplement décrite par le comportement du laser », explique Gundogdu. « Normalement dans un laser, une particule excitée émet de la lumière, en stimule une autre, et ainsi de suite en amplification géométrique. Mais avec ce matériau, nous avons vu une synchronisation et une transition de phase quantique, entraînant une superluminescence. »
Mais les aspects les plus frappants de la superfluorescence sont qu’elle se produit à 78 K et a une durée de vie de 10 à 30 picosecondes.
« Le superfluor est présent très généralement températures froides Qui sont difficiles et coûteux à réaliser, et ne durent qu’une femtoseconde », explique Gundogodo. Mais 78 K est à peu près la température de la neige carbonique ou de l’azote liquide, et la durée de vie de la phase est deux à trois fois plus longue. Cela signifie que nous avons des macros qui durent assez longtemps pour être manipulées. »
Les chercheurs pensent que cette propriété pourrait être plus répandue dans les pérovskites en général, ce qui pourrait être utile dans des applications quantiques telles que le traitement informatique ou le stockage.
« L’observation de la superfluorescence dans les solides est toujours importante car nous ne l’avons vue que dans cinq ou six matériaux jusqu’à présent », explique Gündoğdu. « Être capable de l’observer à des températures plus élevées et à des échelles de temps plus longues ouvre la porte à de nombreuses possibilités passionnantes. »
Le travail apparaît dans Photonique de la nature Il est soutenu par la National Science Foundation (subvention 1729383). Les étudiants diplômés de l’État de Caroline du Nord, Gamze Findik et Melike Biliroglu, sont les co-premiers auteurs. Frankie Sue, Walter et Ida Freeman, professeur émérite de science et d’ingénierie des matériaux et co-auteur.
Gamze Findik et al, Superfluorescence à haute température dans l’iodure de plomb méthyl ammonium, Photonique de la nature (2021). DOI : 10.1038 / s41566-021-00830-x
Introduction de
Université d’État de Caroline du Nord
la citation: Perovskite Co-Fluorescence at High Temperatures (2021, 21 juin) Extrait le 21 juin 2021 de https://phys.org/news/2021-06-common-perovskite-superfluoresces-high-temperatures.html
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