FAPESP何塞·塔德乌·阿朗特斯 钙钛矿纳米材料分散在己烷中并用激光照射
由于对表面缺陷的抵抗力，这些材料的光发射非常强烈 量子点是由半导体材料制成的人造纳米粒子，仅包含几千个原子
由于原子数量少，量子点的性质介于单个原子或分子的性质和具有大量原子的大块材料的性质之间
通过改变纳米粒子的大小和形状，可以微调它们的电子和光学特性——电子如何结合并穿过材料，以及光是如何被它吸收和发射的
由于对纳米粒子大小和形状的控制越来越精细，商业应用的数量也在增长
已经可用的包括激光、发光二极管和采用量子点技术的电视
然而，有一个问题会损害使用这种纳米材料作为活性介质的设备或器具的效率
当光被一种材料吸收时，电子被提升到更高的能级，当它们回到它们的基本状态时，每一个都可以向环境发射一个光子
在传统的量子点中，电子返回其基本状态的过程会受到各种量子现象的干扰，从而延迟光向外部的发射
以这种方式囚禁电子，被称为“暗态”，会延迟光的发射，这与让电子快速返回基本态，从而更有效、更直接地发射光(“亮态”)的路径形成对比
这种延迟在由钙钛矿制成的新型纳米材料中可以更短，其结果引起了材料科学研究者的极大兴趣
巴西圣保罗州坎皮纳斯大学(UNICAMP)化学和物理研究所的研究人员与美国密执安大学的科学家合作进行了一项研究，通过对钙钛矿量子点的基础物理提供新的见解，在这方面取得了长足的进步
一篇关于这项研究的文章发表在《科学进展》杂志上
“我们使用相干光谱学，这使我们能够分别分析数百亿纳米材料中每个纳米材料的电子行为
这项研究是开创性的，因为它将一种相对较新的纳米材料——钙钛矿——与一种全新的检测技术结合在一起，”该项目巴西方面的首席研究员拉萨罗·帕迪尔哈·朱尼尔告诉阿根西亚·FAPESP
FAPESP通过授予帕迪尔哈的青年研究员补助金和常规研究补助金来支持这项研究
“我们能够验证亮态(与三重态相关)和暗态(与单重态相关)之间的能量排列，表明这种排列如何取决于纳米材料的尺寸
帕迪尔哈说:“我们还发现了这些状态之间的相互作用，为这些系统在其他技术领域的应用开辟了机会，比如量子信息。”
由于钙钛矿的晶体结构，亮能级分为三级，形成三重态
这为激发和电子返回基本状态提供了各种途径
这项研究最引人注目的结果是，通过分析三种亮态中每一种的寿命和样品发出的信号特征，我们获得了证据，表明暗态存在，但位于比三种亮态中的两种更高的能级上
这意味着当光照射在样品上时，受激电子只有在占据最高的亮能级时才被俘获，然后转移到暗态
如果它们占据了较低的亮能级，它们会更有效地回到基本状态
" 为了研究电子在这些材料中如何与光相互作用，该小组使用了多维相干光谱学(MDCS)，其中一束超短激光脉冲(每束持续约80飞秒，或80万亿分之一秒)射向冷却至零下269摄氏度的钙钛矿样品
“脉冲以严格控制的间隔照射样品
帕迪尔哈说:“通过修改间隔并检测样品发出的光作为间隔的函数，我们可以以高时间精度分析电子-光相互作用及其动力学，绘制典型的相互作用时间、它们耦合的能级以及与其他粒子的相互作用。”
MDCS技术可用于同时分析数十亿个纳米粒子，并区分样品中存在的不同种类的纳米粒子
该实验系统是由密歇根大学该项研究的首席研究员史蒂文·康迪夫领导的团队开发的
一些测量是由迪奥戈·阿尔梅达完成的，他曾是康迪夫团队的成员，现在在UNICAMP的超快光谱学实验室，在帕迪尔哈的监督下，获得了FAPESP的博士后研究金
量子点是由博士Luiz Gustavo·博纳托合成的
D
UNICAMP化学研究所的候选人
“博纳托在制备量子点时的小心谨慎和他的方案是至关重要的，这从它们的质量和尺寸以及纳米材料的性质就可以看出，”该研究在巴西的联合首席研究员安娜·弗拉维亚·诺盖拉说
诺盖拉是化学研究所(智商-UNICAMP)的教授，也是新能源创新中心(一个由FAPESP和壳牌建立的工程研究中心(ERC))第一研究室的首席研究员
“获得的结果非常重要，因为对材料的光学特性及其电子行为的了解为半导体光学和电子学新技术的发展提供了机会
加入钙钛矿极有可能是下一代电视机最显著的特征，”诺盖拉说
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