Optisia kuituja perovskiitistä

Koska perovskiitit ovat erittäin tehokkaita siirtämään sähkövarauksia valosta, ne tunnetaan seuraavan sukupolven materiaalina aurinkopaneeleissa ja ledinäytöissä.

Lontoon Queen Mary -yliopiston tri Lei Sun johtama tiimi on nyt kehittänyt uuden perovskiittien sovelluksen optisina kuituina.

Optisissa kuiduissa valo kulkee sata kertaa nopeammin kuin elektronit kaapeleissa. Tällä hetkellä suurin osa optisista kuiduista on valmistettu lasista mutta niitä valmistetaan myös puolijohteista, jolloin niillä on monitoimintaisia ominaisuuksia.

Tohtori Sun tiimin valmistama organometallinen perovskiittinen optinen kuitu koostuu vain yhdestä perovskiittikiteen palasta. Kyseisestä aineesta on aiemmin valmistettu esimerkiksi ohutkalvoa sen paksuutta tarkasti halliten. Moni- ja yksikiteisiä perovskiittisia mikrolankoja, jotka on syntetisoitu liuoksessa, on myös raportoitu mutta niiden pituudet olivat vain mikrometrin tasolla ja geometriset mitat eivät ole olleet hallittavissa.

Nyt valmistettujen optisten kuitujen sydämen halkaisija on pienimmillään 50 μm ja ne ovat erittäin joustavia – ne voidaan taivuttaa 3,5 mm:n säteeseen

Monikiteisiin vastineisiinsa verrattuna yksikiteiset organometalliperovskiitit ovat vakaampia, tehokkaampia, kestävämpiä ja niissä on vähemmän vikoja.

Tohtori Su, Lontoon Queen Mary -yliopiston fotoniikan lukija, toeaa: "Yksikideperovskiittikuituja voitaisiin integroida nykyisiin kuituoptisiin verkkoihin järjestelmän avainkomponenttien korvaamiseksi – esimerkiksi tehokkaammissa lasereissa ja energiamuunnoksissa, parantamaan laajakaistaverkkojemme nopeutta ja laatua."

Tohtori Su:n tiimi pystyi kasvattamaan ja tarkasti kontrolloimaan yksikiteisten organometallisten perovskiittikuitujen pituutta ja halkaisijaa nesteliuoksessa (joka on erittäin halpa käyttää) käyttämällä uutta lämpötilan kasvumenetelmää.

He muuttivat asteittain lämmityskohtaa, linjakosketusta ja lämpötilaa prosessin aikana varmistaakseen jatkuvan pituuden kasvun ja estäen samalla satunnaisen leveyden kasvun. Heidän menetelmällä kuidun pituutta voidaan säätää ja perovskiittisen kuituytimen poikkileikkausta vaihdella.

Heidän ennusteidensa mukaisesti yksikiteisestä laadusta johtuen heidän kuidut osoittautuivat hyvin stabiileiksi useiden kuukausien ajan ja pienen lähetyshäviön omaaviksi – alle 0,7 dB/cm, mikä riittää optisten laitteiden valmistukseen.

Tohtori Su sanoi: "Tätä tekniikkaa voitaisiin käyttää myös lääketieteellisessä kuvantamisessa korkearesoluutioisina ilmaisimina. Kuidun pientä halkaisijaa voidaan käyttää paljon pienemmän pikselin sieppaamiseen verrattuna nykyisen tekniikan tasoon.

Voisimme myös käyttää näitä kuituja tekstiileissä, jotka absorboivat valoa. Sitten kun käytämme esim. vaatteita tai laitetta, jossa tällaisiakuituja on kudottu tekstiiliin, ne voisivat muuntaa aurinkoenergian sähkövoimaksi. Joten meillä voisi olla aurinkoenergialla toimivia vaatteita."

Aiheesta aiemmin:

Ohittavatko perovskiitit piin aurinkokennoissa

Tehokkaampia ledejä ja aurinkokennoja