Kuinka parantaa kiraalisten puolijohteiden kykyä absorboida13.05.2026
Työssään tutkijat yhdistivät kemiallisesti kiraalisen puolijohtavan materiaalin ei-kiraaliseen molekyyliin, joka absorboi näkyvää valoa helpommin. ”Pystyimme siirtämään kiraalisuuden ominaisuudet ei-kiraaliseen molekyyliin”, sanoo apulaisprofessori Wanyi Nie. ”Tuloksena oleva materiaali säilyttää kätisyyden, joka tekee kiraalisista puolijohteista lupaavia rakenneosia seuraavan sukupolven elektroniikalle, samalla kun se lisää kyvyn reagoida näkyvään valoon.” Kiraalisen kiderakenteen omaava puolijohde pystyy erottamaan vasemmalle ja oikealle ympyräpolarisoivan valon ja reagoimaan niihin eri tavalla. ”Tämä mahdollistaa monimutkaisempia tapoja havaita, käsitellä ja lähettää informaatiota valon avulla, ja potentiaalisia sovelluksia on myös edistyneissä polarisoidun valon antureissa, optisissa viestintäjärjestelmissä ja fotokatalyysissä”, sanoo tutkimuksen toinen kirjoittaja Dave (Hsinhan) Tsai. ”Näkyvä valo ei kanna tarpeeksi energiaa ollakseen vuorovaikutuksessa kiraalisten materiaalien kanssa, joten nämä materiaalit absorboivat ensisijaisesti korkeaenergistä UV-valoa”, Nie sanoo. Tämän ratkaisemiseksi tutkijat yhdistivät perovskiitista valmistetun kiraalisen puolijohteen lisäainemolekyyliin – orgaaniseen yhdisteeseen nimeltä F4TCNQ, joka vastaanottaa helposti elektroneja. Sitten he altistivat materiaalin näkyvälle valolle. Kiraalinen puolijohde reagoi eri tavoin vasen- ja oikeakätisiin valoaaltoihin, elektronien siirtyessä kiraalisesta isännästä seostusmolekyylin korkeampiin energiatiloihin. Tämä varauksensiirtotila mahdollisti näkyvän valon absorption. ”Fysiikan ydin tässä liittyy elektroninsiirtoon, joka kuljettaa kiraalisuutta kiraalisesta perovskiitti-isännästä ei-kiraaliseen seostusainemolekyyliin”, Nie sanoo. Tutkijoiden seuraava askel on sukeltaa syvemmälle fysikaalisiin mekanismeihin, joilla puolijohteen kiraaliset ominaisuudet siirtyvät seostusainemolekyyliin. ”Näemme, että kyky erottaa vasen- ja oikeakätinen valo siirtyy materiaalista toiseen, mutta emme vielä täysin ymmärrä, miten elektronit kuljettavat tätä informaatiota ja mikä tätä prosessia säätelee”, Nie sanoo. Aiheesta aiemmin: Dynaaminen valon kätisyyden kierre |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Buffalon yliopiston johtama tiimi on löytänyt keinon auttaa kiraalisia puolijohteita, elektronisia materiaaleja, joiden rakenteet ovat vasen- tai oikeakätisiä, kuten monet elämän rakenneosat, absorboimaan näkyvää valoa.