Создание новых метаматериалов с использованием квантовых точек

Учёные создали материалы с удивительными оптическими свойствами из конструкторов LEGO из трибромида цезия и свинца.

Трибромид цезия и свинца содержится в классе материалов, известных как перовскиты, и имеет форму кубических нанокристаллов размером десять нанометров, которые действуют как квантовые точки.

Собрав кубики, похожие на Lego, в упорядоченные сферы или суперкристаллы, международная команда, в которую вошли исследователи из Исследовательской школы физики, смогла манипулировать длиной волны и яркостью света, излучаемого структурами.

Этот эффект обусловлен суперкристаллами, которые действуют как метаатомы: структуры размером меньше длины волны света, которые, будучи массивами, называемыми метаматериалами, демонстрируют поведение, сильно отличающееся от поведения однородных природных материалов.

Эта работа была опубликована в нано сообщения, Это показывает первое использование метаатомов, состоящих из более мелких компонентов, рассказал руководитель Центра нелинейной физики профессор Юрий Кивчар.

Профессор Кивчар рассказал: «Идея сложных метаатомов появилась некоторое время назад, но пришла она как теоретическая концепция из научной фантастики».

«Оказывается, метаатомы могут стать действительно сложными, а их свойства можно контролировать по своему желанию. Удивительно, что через несколько лет мы можем сказать, что научная фантастика стала реальностью».

Команда выбрала нанокристаллы перовскита, потому что они содержат экситонный резонанс, который приводит к сильной флуоресценции. Сотрудники ETH Zurich в Швейцарии создали суперкристаллы, используя методы самосборки, сформировав сферы диаметром от пятидесяти до нескольких сотен нанометров, и отправили их в Австралийский национальный университет для экспериментов.

Затем аспирант Павел Тонкаев провел эксперименты по фотолюминесценции и смог показать, что суперкристаллы поддерживают резонанс Ми, который в сочетании с экситонным резонансом усиливает флуоресценцию, ускоряя ее в 3,3 раза.

Суперкристаллы также сместили максимальную длину волны флуоресценции на величину, пропорциональную их размеру. Сравнивая свои эксперименты при комнатной температуре с результатами при 6 градусах Кельвина, они также увидели, что пик флуоресценции разделился на два.

Возможность контролировать излучение путем настройки размера и геометрии суперкристаллов является огромным стимулом для метафотоники, сказал г-н Тонкаев, ведущий автор журнальной статьи.

«Различия в размерах суперкристаллов могут контролировать спектральные свойства, интенсивность и кинетику фотолюминесценции суперкристаллов».

«Это обеспечивает новую степень свободы в полностью диэлектрической метафотонике, которая обеспечит новые функциональные возможности для будущих устройств».

Эта статья была впервые опубликована Исследовательской школой физики АНУ.