Los científicos han teorizado que las perovskitas de haluro organometálico, una clase de materiales "maravillosos" para la recolección de luz para aplicaciones en células solares y electrónica cuántica, son tan prometedoras debido a un mecanismo invisible pero muy controvertido llamado efecto Rashba. Científicos en los EE. UU.El Laboratorio Ames del Departamento de Energía ahora ha probado experimentalmente la existencia del efecto en perovskitas a granel, utilizando pequeñas ráfagas de luz de microondas para producir y luego grabar un ritmo, muy parecido a la música, del movimiento cuántico acoplado de átomos y electrones en estos materiales.
Las perovskitas de haluro organometálico se introdujeron por primera vez en las células solares hace aproximadamente una década. Desde entonces, se han estudiado intensamente para su uso en dispositivos de recolección de luz, fotónica y transporte electrónico, ya que ofrecen propiedades ópticas y dieléctricas muy solicitadas.Combinan el alto rendimiento de conversión de energía de los dispositivos fotovoltaicos inorgánicos tradicionales, con los costos de materiales económicos y los métodos de fabricación de versiones orgánicas.
La investigación hasta el momento planteó la hipótesis de que las extraordinarias propiedades electrónicas, magnéticas y ópticas de los materiales están relacionadas con el efecto Rashba, un mecanismo que controla la estructura magnética y electrónica y la vida útil de los portadores de carga. Pero a pesar del reciente y intenso estudio y debate, evidencia concluyente de RashbaLos efectos en las perovskitas de haluro organometálico a granel, utilizados en las células solares de perovskita más eficientes, siguieron siendo muy esquivos.
Los científicos del Laboratorio de Ames descubrieron esa evidencia al usar rayos de terahercios, ráfagas de luz extremadamente fuertes y potentes a billones de ciclos por segundo, para encender o sincronizar un "latido" de movimiento cuántico dentro de una muestra de material, y un segundo estallido deluz para "escuchar" los latidos, activando un receptor ultrarrápido para grabar imágenes del estado oscilante de la materia. Este enfoque superó las limitaciones de los métodos de detección convencionales, que no tenían la resolución o sensibilidad para capturar la evidencia del efecto Rashba ocultoen la estructura atómica del material.
"Nuestro descubrimiento resuelve el debate sobre la presencia de los efectos de Rashba: existen en materiales de perovskita de haluro metálico a granel", dijo Jigang Wang, científico principal del Laboratorio Ames y profesor de física en la Universidad Estatal de Iowa. "Dirigiendo movimientos cuánticos deátomos y electrones para diseñar bandas divididas de Rashba, logramos un salto significativo hacia el descubrimiento fundamental del efecto que había estado oculto por fluctuaciones locales aleatorias, y también abrimos oportunidades interesantes para aplicaciones espintrónicas y fotovoltaicas basadas en el control cuántico de materiales de perovskita ".
La investigación se discute más en el artículo, "Control ultrarrápido de la estructura fina de Rashba excitónica por coherencia de fonones en la perovskita de haluro metálico CH3NH3PbI3", escrito por Z. Liu, C. Vaswani, X. Yang, X. Zhao, Y.Yao, Z. Song, D. Cheng, Y. Shi, L. Luo, D.-H. Mudiyanselage, C. Huang, J.-M. Park, RHJ Kim, J. Zhao, Y. Yan, K.-M. Ho y J. Wang; y publicado en Cartas de revisión física .
Wang y sus colaboradores en el Laboratorio Ames y el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Estatal de Iowa fueron responsables de la espectroscopía de latidos cuánticos terahercios, la construcción de modelos y las simulaciones teóricas funcionales de densidad. La Universidad de Toledo proporcionó materiales de perovskita de alta calidad. Simulaciones de espectros de Phononse realizaron en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Ames . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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