en

Ученые PeroLab разработали самую простую и быструю технологию создания перовскитных нанолазеров





Ученые PeroLab под руководством Анатолия Пушкарева предложил новый метод создания нанолазеров типа  CsPbX3 (X = Cl, Br, I). Синтез таких нанолазеров начинается с распыления специальных чернил – раствора бромидов свинца и цезия – на гидрофобную подложку. На подложке чернила образуют капли, которые затем обрабатываются парами азеотропа - изопропанол-вода, что приводит к росту нановискеров. Весь процесс занимает всего 5-7 минут. Лежащий в основе синтеза химический механизм называется лиганд-опосредованным осаждением. В следствие протонного трансфера от молекул спирта к молекулам воды возникают анионные лиганды, образующие химические связи с ионами свинца на поверхности перовскитных нанокристаллов и способствующие росту этих нанокристаллов в определенном направлениии.




Нанокристаллы обладают правильной геометрической формой, продольный размер которых в десятки раз превышает поперечные размеры. При оптическом возбуждении нановискеров, в них образуются квазичастицы - экситоны. Свыше 90% образовавшихся экситонов способны рекомбинировать с излучением фотона, что и обуславливает высокую оптическую активность среды. Вместе с этим, торцы нановискеров-резонаторов эффективно отражают свет, распространяющийся внутри них на частотах резонансов Фабри-Перо, осуществляя положительную обратную связь - необходимое условие для возникновения индуцироанного излучения.             


Известно, что информацию быстрее всего можно передавать с помощью фотонов. Поэтому для создания быстродействующих оптических чипов нужны миниатюрные источники лазерного излучения. Добротность (Q) этого излучения (величина обратно пропорциональная ширине полосы эмиссии) должна быть максимальной, а порог его генерации (минимальная мощность оптического возбуждения, при которой начинается генерация когерентных фотонов) должен быть предельно низким. Кроме того, нанолазеры должны легко перестраиваться по частоте излучения в широком диапазоне длин волн. Таким образом, использование в оптическом чипе массива нанолазеров, генерирующих узкополосную люминесценцию на разных длинах волн, позволит задействовать максимальное количество каналов передачи информации в допустимом диапазоне.  

Простая технология синтеза и уникальные оптические характеристики исследуемых перовскитных нанолазеров делают их перспективными источниками когерентного излучения для разработки высокочувствительных оптических сенсоров и сверхбыстрой передачи информации в фотонных интегральных схемах. В планы лаборатории входит исследовать потенциальные применения полученных нанолазеров, в том числе в области оптического сенсинга.

Результаты работы представлены в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.