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(noticias nanowerk) Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. LIU informó
Las tesis centrales
Investigación
El estudio fue publicado en Avances científicos (“Descubriendo los mecanismos de conversión ascendente eficiente en perovskitas bidimensionales con desplazamiento anti-Stokes de hasta 220 meV”).
![Representación esquemática del diagrama de energía y dinámica de conversión ascendente en perovskitas.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63802_1.jpg)
La conversión ascendente de fotones es un proceso físico en el que la energía de los fotones emitida es mayor que la energía de los fotones absorbida. La conversión ascendente se puede lograr mediante varios métodos, incluida la absorción multifotónica no lineal, la aniquilación triplete-triplete en moléculas orgánicas, la transferencia de energía en materiales dopados con tierras raras y la absorción de fotones asistida térmicamente. Entre ellos, la conversión ascendente asistida por fonones es la base teórica y experimental para enfriar láseres de estado sólido.
Sin embargo, cómo participan los fonones en el proceso de conversión ascendente anti-Stokes y mejoran la eficiencia de la conversión ascendente y la ganancia de energía ha sido durante mucho tiempo una cuestión científica central en este campo.
En su estudio anterior, el grupo LIU y sus colaboradores reconocieron la emisión de estados autoatrapados mediante la construcción de estructuras de superred a nanoescala para mejorar el fuerte acoplamiento electrón-fonón y sugirieron que se esperan estructuras de red blandas «orgánicas» a «inorgánicas» como plataforma para el estudio de los fuertes efectos del acoplamiento electrón-fonón.
Sobre esta base, los investigadores de este estudio lograron una luminiscencia de conversión ascendente asistida por fonones eficiente en un sistema de perovskita de red suave orgánico-inorgánico cuasi bidimensional combinando una red suave con una baja dimensionalidad.
Encontraron un tiempo de acción de fonones de aproximadamente 1,2 ps y una energía de desplazamiento anti-Stokes de más de 200 meV. Además, el equipo sugirió que el origen de las altas ganancias de energía en la conversión ascendente podría atribuirse a fuertes fluctuaciones de la red, en contraste con las imágenes de absorción de fonones en la teoría clásica de la conversión ascendente.
Además, el equipo de investigación realizó mediciones microscópicas de absorción transitoria y cálculos de la teoría funcional de la densidad para explicar el eficiente proceso de conversión ascendente ultrarrápida. El movimiento del catión orgánico en escalas de tiempo ps conduce a la deformación de toda la red, lo que lleva a cambios rápidos en la energía del electrón/excitón renormalizado por el fonón. Esto proporciona a los excitones de baja energía suficiente energía para alcanzar estados de casi equilibrio (excitones libres) en los que pueden recombinarse radiativamente.
Por lo tanto, la conversión ascendente eficiente en perovskitas cuasi-2D no se atribuye directamente a la absorción de modos de fonones específicos en la teoría de la perturbación. Más bien, surge del cambio de energía electrónica, que va acompañado de una pronunciada deformación térmica de toda la red o, alternativamente, de la formación de polarones dinámicos. La fluctuación de energía de la banda, que alcanza aproximadamente ±180 meV a temperatura ambiente debido a la fuerte interacción no perturbadora con la deformación de la red, permite una notable ganancia de energía en la conversión ascendente que no se puede lograr con los semiconductores convencionales.
«Nuestro estudio aclara la escala de tiempo de la participación de los fonones de calcogenuro en la conversión ascendente, profundiza la comprensión del mecanismo de acoplamiento electrón-fonón y proporciona una nueva perspectiva para diseñar una conversión ascendente altamente eficiente», dijo el profesor LIU.
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