Síntese e desenvolvimento de quantum dots semicondutores e nanocristais de perovsquita em vidros e vitrocerâmicas para aplicações fotônicas

• Processo: 21/06927-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2023
• Data de Término da vigência: 26 de fevereiro de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Ana Candida Martins Rodrigues
• Beneficiário: Nilanjana Shasmal
• Supervisor: Jubera Veronique
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), França
• Vinculado à bolsa: 18/04113-8 - Síntese, Propriedades Ópticas e Aplicações de Vidros e Vitro-Cerâmicas com Nanopartículas Dispersas de Semicondutor ou Híbridas de Semicondutor-metal., BP.PD
• Assunto(s): Fotoluminescência Fotônica Pontos quânticos Vidro Vitrocerâmica Perovskita Propriedades ópticas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: fotoluminescencia | Fotonica | popriedades ópticas | quantum dots | vidro | Vitrocerâmicas | vidros e vitrocerâmicas

Resumo

Quantum Dots" de semicondutores (QDs- SC) e perovsquitas de halogenetos metálicos (MHP) representam importantes nanomateriais para aplicações em fotônica. Os QDs-SC são de grande interesse devido às suas propriedades ópticas e funcionalidades únicas. De fato, devido a um efeito de confinamento quântico essas propriedades são dependentes do tamanho das nanopartículas, e são ajustáveis devido à discretização dos níveis de energia. Vidros com QDs SC têm sido amplamente estudados devido ao seu alto potencial para novas aplicações no campo de dispositivos optoeletrônicos de alto desempenho, como filtros ópticos, diodos emissores de luz (LEDs), diodos laser (LDs), etc.A gravação direta a laser (DLW) é uma técnica que oferece possibilidades para modificar propriedades, assim como implementar novas funcionalidades aos materiais de partida. Esta técnica tem sido aplicada a uma grande variedade de vidros, incluindo silicatos, aluminossilicatos, aluminoboratos, etc. De fato, a técnica DLW abre perspectivas para criar materiais e dispositivos que não são atualmente possíveis de serem obtidos por outras técnicas. Por exemplo, a fabricação de estruturas fotônicas 3D em vidros transparente, pode levar a novas aplicações em astrofotônica, comunicação óptica fotônica quântica e emulação de sistemas quânticos, optofluídica e sensores. Por outro lado, as perovsquitas de iodetos metálicos (MHPs) surgiram como uma classe de SCs para optoeletrônica de alto desempenho, como lasers fotovoltaicos e LEDs. Em comparação com perovsquitas e nanoestruturas de SCs convencionais, MHPs exibem propriedades ópticas e elétricas diferenciadas, com altos rendimentos quânticos de fotoluminescência (PL), forte absorção e emissão anisotrópica, energias de ligação de éxciton mais altas e bandgaps ajustáveis. Já que o cenário atual aponta para breve uma deficiência energética, a busca por fontes de energia renováveis adquire grande importância. A célula solar fotovoltaica (PV) continua sendo a melhor alternativa. Neste contexto, células solares baseadas em nanocristais MHP têm atraído atenção devido à sua alta eficiência de luz-corrente. O método do solvente supercrítico, desenvolvido para a síntese de MHP, possui vantagens em relação às técnicas convencionais para produzir NCs com estrutura cristalina, composição, morfologia e química de superfície reprodutíveis, mantendo as propriedades de PL dos materiais obtidos em alta temperatura. Com base no exposto acima, os principais objetivos deste projeto incluem (i) aplicação da técnica de DLW nos vidros e vitrocerâmicas contendo QD de SC ou NPs de metal, a fim de desenvolver o crescimento dessas NPs de forma espacialmente resolvida, objetivando acrescentar novas funcionalidades a estes vidros e vitrocerâmicas. (ii) Síntese e desenvolvimento de QDs de SC (usando o método convencional) e NCs de perovsquita (usando o método de solvente supercrítico) em novas matrizes de vidro para alcançar propriedades de PL otimizadas. Para se alcançar estes objetivos, o plano de trabalho envolve (1) síntese de QDs de SC em vidros dopados com NPs metálicas no LaMaV, UFSCar, (2) NCs de MHP (CsPbX3), X = Br, I, serão sintetizados usando o método de solvente supercrítico no ICMCB, (3) Esses NCs serão incorporados nos diferentes vidros precursores juntamente com diferentes íons de terras-raras, RE3 +, (4) DLW será aplicado a todos os vidros mencionados acima com o objetivo de gerar QDs de SC e NCs de MHP espacialmente seletivos. A técnica também pode ser aplicada para desenvolver nanoclusters de metais nobres e investigar o mecanismo de formação de aglomerados de metal e nanopartículas híbridas de metal-semicondutor (HNPs) em vidros codopados com metal e semicondutor. (AU)