{"id":142203,"date":"2021-02-27T13:00:42","date_gmt":"2021-02-27T16:00:42","guid":{"rendered":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/?p=142203"},"modified":"2021-02-26T20:52:28","modified_gmt":"2021-02-26T23:52:28","slug":"uso-das-perovskitas-sera-o-grande-diferencial-da-futura-geracao-de-equipamentos-eletronicos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/uso-das-perovskitas-sera-o-grande-diferencial-da-futura-geracao-de-equipamentos-eletronicos\/","title":{"rendered":"Uso das perovskitas ser\u00e1 o grande diferencial da futura gera\u00e7\u00e3o de equipamentos eletr\u00f4nicos"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>Pontos qu\u00e2nticos s\u00e3o nanopart\u00edculas de material semicondutor compostas por apenas alguns milhares de \u00e1tomos. Esse n\u00famero reduzido faz com que os pontos qu\u00e2nticos tenham propriedades que s\u00e3o um meio-termo entre as da mol\u00e9cula, que t\u00eam alguns poucos \u00e1tomos, e as do material s\u00f3lido, formado por uma enorme quantidade deles. Isso possibilita que, com o controle adequado do tamanho e da forma das nanopart\u00edculas, seja poss\u00edvel interferir em suas propriedades eletr\u00f4nicas \u2013 como os el\u00e9trons ficam ligados e se movimentam pelo material \u2013 e \u00f3pticas \u2013 como a luz \u00e9 absorvida e emitida por esse material.<\/p>\n

O controle do tamanho e forma das nanopart\u00edculas tem viabilizado o seu uso em aplica\u00e7\u00f5es comerciais, algumas j\u00e1 dispon\u00edveis, como lasers, LEDs e TVs incorporados com tecnologia de pontos qu\u00e2nticos.<\/p>\n

Mas h\u00e1 um problema que pode prejudicar a efici\u00eancia de dispositivos que usam esse nanomaterial como meio ativo: quando a luz \u00e9 absorvida por um material, os el\u00e9trons s\u00e3o promovidos a n\u00edveis superiores de energia. E, ao voltarem para o seu estado fundamental, cada um deles pode emitir um f\u00f3ton de luz de volta para o ambiente. Nos pontos qu\u00e2nticos convencionais, esse caminho de volta do el\u00e9tron para seu estado fundamental pode ser perturbado por v\u00e1rios fen\u00f4menos qu\u00e2nticos, retardando a emiss\u00e3o luminosa para o exterior.<\/p>\n

O aprisionamento do el\u00e9tron em alguns estados qu\u00e2nticos, chamados de \u201cestado escuro\u201d, retarda\u00a0a emiss\u00e3o luminosa, em contraste com o caminho que permite a volta r\u00e1pida do el\u00e9tron ao patamar fundamental e, portanto, a emiss\u00e3o de luz de forma mais eficiente e direta, caracterizado como \u201cestado claro\u201d.<\/p>\n

Existe, por\u00e9m, uma nova classe de nanomateriais, fabricados com perovskitas, na qual esse retardo pode ser menor. Por isso, as perovskitas transformaram-se em uma esp\u00e9cie de \u201cbola da vez\u201d no campo da ci\u00eancia dos nanomateriais, mobilizando grandes esfor\u00e7os de pesquisa (leia mais em:<\/em>\u00a0agencia.fapesp.br\/32494\/<\/a><\/strong><\/i>).<\/p>\n

Um estudo conduzido por pesquisadores dos Institutos de Qu\u00edmica e de F\u00edsica da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) em colabora\u00e7\u00e3o com pesquisadores da University of Michigan avan\u00e7ou bastante nesse sentido, fornecendo novos\u00a0insights<\/i>\u00a0sobre a f\u00edsica fundamental atuante nos pontos qu\u00e2nticos de perovskita. Artigo a respeito foi publicado em\u00a0Science Advances<\/i>:\u00a0Multidimensional coherent spectroscopy reveals triplet state coherences in cesium lead-halide perovskite nanocrystals<\/a><\/strong><\/em>.<\/p>\n

\u201cNesse trabalho, utilizamos uma t\u00e9cnica de espectroscopia coerente que permite avaliar separadamente o comportamento dos el\u00e9trons de cada nanomaterial em um conjunto de dezenas de bilh\u00f5es de nanomateriais. O ineditismo do nosso estudo foi que ele combinou uma classe de nanomateriais relativamente nova, a perovskita, com uma t\u00e9cnica de detec\u00e7\u00e3o completamente nova\u201d, diz\u00a0L\u00e1zaro Padilha Junior<\/a><\/strong>, o coordenador brasileiro da pesquisa, \u00e0\u00a0Ag\u00eancia FAPESP<\/b>.<\/p>\n

O estudo recebeu suporte da FAPESP por meio de\u00a0Apoio a Jovens Pesquisadores<\/a><\/strong>\u00a0e de\u00a0Aux\u00edlio \u00e0 Pesquisa Regular<\/a><\/strong>\u00a0concedidos a Padilha.<\/p>\n

\u201cFoi poss\u00edvel averiguar o alinhamento energ\u00e9tico entre os estados claros [associados a tripletos] e o estado escuro [associado a singletos], indicando como esse alinhamento depende do tamanho do nanomaterial, al\u00e9m de revelar informa\u00e7\u00f5es a respeito das intera\u00e7\u00f5es entre esses estados. Isso pode abrir espa\u00e7o para o uso desses sistemas em outras \u00e1reas da\u00a0tecnologia, como a da informa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica\u201c, afirma o pesquisador.<\/p>\n

E explica: \u201cDevido \u00e0 estrutura cristalina da perovskita, seu n\u00edvel de energia claro divide-se em tr\u00eas, formando um tripleto. Isso abre v\u00e1rios caminhos para a excita\u00e7\u00e3o e a volta dos el\u00e9trons ao estado fundamental. O resultado mais impactante do trabalho foi que, por meio da an\u00e1lise dos tempos de vida de cada um dos tr\u00eas n\u00edveis claros e das caracter\u00edsticas do sinal emitido pela amostra, obtivemos evid\u00eancias de que o n\u00edvel escuro est\u00e1 presente, mas situa-se em um patamar de energia maior do que dois dos tr\u00eas n\u00edveis claros. Isso significa que, ao iluminarmos a amostra, os el\u00e9trons excitados s\u00f3 ficar\u00e3o presos caso ocupem o mais alto n\u00edvel claro e depois sejam deslocados para o n\u00edvel escuro. No caso de ocuparem os n\u00edveis claros mais baixos, eles retornar\u00e3o a seus estados fundamentais de forma mais eficiente\u201d.<\/p>\n

Para estudar como os el\u00e9trons interagem com a luz nesses materiais, o grupo utilizou a t\u00e9cnica de espectroscopia multidimensional coerente (EMC), iluminando por meio de uma s\u00e9rie de pulsos de laser ultracurtos (com dura\u00e7\u00e3o de aproximadamente 80 femtossegundos \u2013 isto \u00e9, de 80 quadrilion\u00e9simos de segundo)\u00a0uma amostra de pontos qu\u00e2nticos de perovskita resfriados a menos 269 graus Celsius.<\/p>\n

\u201cOs pulsos atingem a amostra em intervalos de tempo muito bem controlados. E, modificando esse intervalo de tempo e detectando a luz que a amostra emite em fun\u00e7\u00e3o do intervalo, podemos mapear com alta precis\u00e3o temporal a intera\u00e7\u00e3o dos el\u00e9trons com a luz e sua din\u00e2mica: tempos caracter\u00edsticos de intera\u00e7\u00e3o, n\u00edveis de energia com os quais eles se acoplam e intera\u00e7\u00e3o com outras part\u00edculas\u201d, informa Padilha.<\/p>\n

A t\u00e9cnica utilizada permite interrogar bilh\u00f5es de nanopart\u00edculas ao mesmo tempo, diferenciando as diferentes fam\u00edlias de nanopart\u00edculas presentes na amostra.<\/p>\n

O sistema experimental foi desenvolvido sob o comando do professor Steven Cundiff, coordenador do estudo em Michigan, e parte das medidas foi\u00a0feita\u00a0por\u00a0Diogo Almeida<\/a><\/strong>, que integrou o grupo de Cundiff e que hoje, sob a supervis\u00e3o de Padilha, \u00e9\u00a0bolsista de p\u00f3s-doutorado da FAPESP<\/a><\/strong>\u00a0no laborat\u00f3rio de espectroscopia ultrarr\u00e1pida na Unicamp.<\/p>\n

A s\u00edntese dos pontos qu\u00e2nticos foi realizada pelo aluno de doutorado Luiz Gustavo Bonato, no Instituto de Qu\u00edmica da Unicamp. \u201cO cuidado e o protocolo empregados por Bonato no preparo desses pontos qu\u00e2nticos foram fundamentais, pois se refletem n\u00e3o apenas na qualidade como tamb\u00e9m no tamanho, e por sua vez nas propriedades\u00a0do material manom\u00e9trico\u201d, comenta\u00a0Ana Fl\u00e1via Nogueira<\/a><\/strong>, outra coordenadora do estudo no Brasil. Nogueira \u00e9 professora do Instituto de Qu\u00edmica da Unicamp e pesquisadora respons\u00e1vel pela\u00a0Divis\u00e3o de Pesquisa 1<\/a><\/strong>\u00a0do\u00a0Centro de Inova\u00e7\u00e3o em Novas Energias<\/a><\/strong>\u00a0(CINE<\/a><\/strong>), um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE<\/a><\/strong>) constitu\u00eddo pela FAPESP e pela Shell.<\/p>\n

\u201cO resultado obtido \u00e9 muito importante pois o conhecimento das propriedades \u00f3pticas do material e de como seus el\u00e9trons se comportam abre caminho para o desenvolvimento de novas tecnologias em \u00f3ptica e eletr\u00f4nica de semicondutores. A incorpora\u00e7\u00e3o da perovskita ser\u00e1, com muita probabilidade, o grande diferencial dos pr\u00f3ximos televisores\u201d, finaliza Nogueira.<\/p>\n

O artigo\u00a0Multidimensional coherent spectroscopy reveals triplet state coherences in cesium lead-halide perovskite nanocrystals<\/i>\u00a0pode ser acessado em\u00a0https:\/\/advances.sciencemag.org\/content\/7\/1\/eabb3594<\/a><\/strong>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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