16:21 GMT +319 Octubre 2018
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    Placa de circuito eléctrico (imagen referencial)

    Científicos rusos crean nanoantenas luminosas

    CC0 / Pixabay
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    Un grupo de jóvenes científicos de la Universidad IFMO (Universidad Nacional de Investigaciones para las Tecnologías de la Información, Mecánica y Óptica de San Petersburgo) anunció haber concluido con éxito el desarrollo de nanoantenas luminosas el Día de la Ciencia de Rusia.

    Se trata de nuevas fuentes de luz creadas sobre la base de nanopartículas de perovskita de varios cientos de nanómetros de tamaño.

    La perovskita es un mineral raro (titanato de calcio) que se utiliza últimamente en la generación de energía eléctrica mediante paneles solares. La obra de los científicos de la IFMO amplía las posibilidades de aplicación de la perovskita, ya que a partir de las nuevas nanopartículas se podrían crear en un futuro dispositivos optoelectrónicos compactos como ledes o biomarcadores.

    Los resultados del estudio están publicados en Nano Letters, una de las principales revistas del campo de la nanofotónica.

    La nanoantena es un dispositivo en miniatura diseñado para emitir o recibir ondas de radio y con unas dimensiones que no exceden los varios cientos de micras. Si imaginamos un dispositivo en miniatura que combina una fuente de luz y un receptor de radio, se abre la posibilidad de múltiples aplicaciones.

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    Hoy mismo se están creando pantallas de alta resolución, los científicos estudian los procesos que tienen lugar en las células vivas a nivel molecular y transmiten información en redes ópticas.

    Sin embargo, la creación de dispositivos basados en estas nanoestructuras se complica por el hecho de que los materiales que se suelen utilizar para las nanoantenas tienen una eficiencia de luminiscencia muy baja, es decir, que sería necesario crear por separado fuentes de luz y nanoantenas y después colocarlas unas al lado de otras, lo cual es una tarea tecnológicamente ardua.

    Los investigadores de la universidad IFMO hallaron una forma de combinar una nanoantena y una fuente de luz en una nanopartícula capaz de generar, amplificar y dirigir la luz. "Hemos logrado crear estas nanoantenas gracias a las particularidades del material, la perovskita", explica la autora principal del artículo, Ekaterina Tigúntseva.

    "Se nos ocurrió cómo obtener de él nanoantenas de una forma relativamente sencilla y económica. Primero sintetizamos una película de perovskita, y luego 'imprimimos' nanopartículas a partir de ésta por método de ablación láser. En otras palabras, usando por separado pulsos de láser transferimos, por así decirlo, partículas del material desde la superficie de la película a otro soporte".

    Durante el estudio de las nanopartículas de perovskita obtenidas, los científicos descubrieron que su radiación aumenta si el espectro de radiación coincide con las llamadas resonancias Mie que se producen al interactuar la luz con objetos esféricos más pequeños que la longitud de onda. "Representan un particular interés en las nanopartículas dieléctricas y semiconductoras", aclara Gueorgui Zograf, del Laboratorio de Nanofotónica Híbrida y Optoelectrónica de la Universidad IFMO.

    "Las perovskitas utilizadas en nuestro trabajo también son semiconductoras. Su eficiencia de luminiscencia supera significativamente la de muchos materiales. Al mismo tiempo, no requieren condiciones especiales de baja temperatura gracias a la excitación eficiente de los excitones, cuasipartículas cuya excitación electrónica en el semiconductor no está relacionada con la transferencia de la carga eléctrica y la masa. Nuestro principal mérito es que hemos combinado los excitones con las resonancias Mie obteniendo fuentes de luz con la eficiencia máxima a temperatura ambiente", prosigue Zograf.

    Además, el espectro de radiación de las nanopartículas puede modificarse variando los aniones, es decir, los iones con carga negativa que componen el material. De esta forma, la estructura del material sigue siendo la misma, solo que se utiliza otro componente durante la síntesis de la película de perovskita.

    Esto no implica adaptaciones ni una mayor complejidad del procedimiento, que sigue siendo el mismo, mientras que el color de la radiación de las nanopartículas cambia. Por tanto, podemos decir que es la primera vez que se obtienen nanoantenas de subondas de perovskita con un espectro de radiación sintonizable.

    Actualmente, los científicos del Laboratorio de Nanofotónica Híbrida y Optoelectrónica continúan estudiando las nanopartículas de perovskita con el uso de otros componentes. Además, en el laboratorio se están desarrollando nuevas versiones de nanoestructuras a base de perovskita para perfeccionar los instrumentos ópticos ultracompactos y dispositivos de transmisión de datos.

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    El Laboratorio de Nanofotónica Híbrida y Optoelectrónica forma parte del Centro Científico Internacional de Nanofotónica y Metamateriales dependiente de la megafacultad de Fotónica creada en la Universidad IFMO en el marco del Proyecto 5-100.

    El laboratorio tiene al frente a Serguéi Makarov, que a sus 29 años ha trabajado ya en varios centros internacionales, como la Universidad Técnica de Viena, la Universidad de Texas, en Dallas (EEUU) o la Universidad Nacional de Australia.

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    Etiquetas:
    transmisión, energía eléctrica, ondas, radiación, física, Universidad IFMO, Rusia