El nuevo LED de perovskita emite un resplandor polarizado giratorio

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La inclusión de una nueva capa especial de perovskita ha permitido a los científicos crear un “LED de espín polarizado” sin necesidad de un campo magnético o temperaturas extremadamente bajas, lo que potencialmente despeja el camino hacia una serie de tecnologías novedosas.

Los detalles de la investigación realizada en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) y la Universidad de Utah aparecen en la revista. Ciencias.

Los investigadores de NREL y de todo el mundo han estado investigando el uso de semiconductores de perovskita para células solares que han demostrado ser muy eficientes para convertir la luz solar en electricidad. Dado que una celda solar es una de las aplicaciones más exigentes de cualquier semiconductor, los científicos están descubriendo que también existen otros usos.

“Estamos explorando las propiedades fundamentales de las perovskitas de haluro metálico, lo que nos ha permitido descubrir nuevas aplicaciones, más allá de la energía fotovoltaica”, dijo Joseph Luther, coautor del nuevo artículo, “Selectividad de espín inducida por quiral que permite un diodo emisor de luz de espín a temperatura ambiente. “

“Debido a que las perovskitas de haluro de metal y otros sistemas relacionados son algunos de los semiconductores más fascinantes, exhiben una serie de fenómenos novedosos que se pueden utilizar para transformar la energía”.

Los otros coautores de NREL son Matthew Beard, investigador principal y director del Centro de Semiconductores Inorgánicos Orgánicos Híbridos para la Energía (CHOISE), Young-Hoon Kim, Yaxin Zhai, Haipeng Lu, Chuanxiao Xiao, E. Ashley Gaulding, Steven Harvey y Joseph Berry. Valy Vardeny y Xin Pan son coautores de Utah. Todos son parte de CHOISE, un Centro de Investigación de la Frontera de la Energía (EFRC) financiado por la Oficina de Ciencias dentro del DOE.

Los objetivos de CHOISE EFRC son controlar la interconversión de carga, giro y luz utilizando sistemas químicos cuidadosamente diseñados. La mayoría de los dispositivos optoelectrónicos que se utilizan hoy en día solo controlan la carga y la luz y no el giro del electrón. Un electrón puede tener giros “hacia arriba” o “hacia abajo”. Usando dos capas de perovskita diferentes, los investigadores pudieron controlar el giro creando un filtro que bloquea los electrones que “giran” en la dirección incorrecta.

Una forma de producir corrientes de espín polarizado es a través de una capa de “selectividad de espín inducida quiral”, donde el transporte de electrones con estados de espín “arriba” o “abajo” depende de la quiralidad de los materiales transportadores. La quiralidad se refiere a la estructura de los materiales donde no es idéntica a su imagen especular. Por ejemplo, un sistema quiral orientado a “zurdos” puede permitir el transporte de electrones con espines “hacia arriba” pero bloquear los electrones con espines “hacia abajo” y viceversa.

El filtro permitió a los investigadores inyectar cargas de espín polarizado en un diodo emisor de luz (LED) a temperatura ambiente, en lugar de a cientos de grados bajo cero Fahrenheit, y sin el uso de campos magnéticos o contactos ferromagnéticos que normalmente se necesitan para controlar el grado de libertad de giro. El LED, en respuesta, emite luz con propiedades quirales especiales, en consecuencia. El concepto demuestra que el uso de estos sistemas híbridos quirales gana control sobre el espín sin imanes y tiene “amplias implicaciones para aplicaciones como la computación óptica cuántica, la biocodificación y la tomografía”, según Beard.

El financiamiento para la investigación provino de CHOISE, un Centro de Investigación de la Frontera de la Energía patrocinado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU.

NREL es el principal laboratorio nacional del Departamento de Energía de EE. UU. Para la investigación y el desarrollo de energías renovables y eficiencia energética. NREL es operado para el Departamento de Energía por Alliance for Sustainable Energy, LLC.

Artículo cortesía del Departamento de Energía de EE. UU., NREL.

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