Un grupo internacional de investigadores ha desarrollado una nueva técnica que podría utilizarse para la creación de nuevos materiales emisores de luz flexibles, de bajo coste y mayor eficiencia que se podrían imprimir utilizando técnicas de inyección de tinta. 

Los investigadores, liderados por la Universidad de Cambridge y la Universidad Técnica de Munich, encontraron que al intercambiar uno de cada mil átomos de un material por otro, fueron capaces de triplicar la luminiscencia en perovskitas de halogenuros. 

Este «intercambio de átomos», o dopaje, hace que los portadores de carga se queden atascados en una parte específica de la estructura cristalina del material, donde se recombinan y emiten luz. Los resultados, reportados en el Journal of the American Chemical Society, podrían ser realmente útiles para el futuro desarrollo de una iluminación LED  imprimible de bajo costo. 

Dopaje de nanocristales de perovskitas 

Los nanocristales a base de perovskitas de halogenuros ofrecen una plataforma de materiales realmente prometedora para el desarrollo de iluminación altamente eficiente. Estos nanocristales muestran un alto brillo, sintonizabilidad espectral y una excelente gama de colores,  lo que los convierte en candidatos ideales para la generación de diodos emisores de luz (LED) de bajo costo y altamente eficientes. 

Recientemente, el dopaje de estos nanocristales con iones de manganeso se ha demostrado que ha aumentado la eficiencia en los LED basados en perovskita. Esta nueva investigación, utiliza la  espectroscopia óptica transitoria para estudiar la dinámica de recombinación de excitación en nanocristales de perovskita de halogenuros dopados con manganeso. 

Los investigadores de Cambridge, trabajando con el grupo de Daniel Congreve en Harvard, que son expertos en la fabricación de puntos cuánticos, ahora han mejorado en gran medida la emisión de luz de estos nanocristales. Sustituyeron uno de cada mil átomos por otro -intercambiando plomo por iones de manganeso- y encontraron que la luminiscencia de los puntos cuánticos se triplicó.

“Encontramos que las cargas se acumulan en las regiones de los cristales que dopamos. Una vez localizadas, esas cargas energéticas pueden encontrarse y recombinarse para emitir luz de una manera muy eficiente”, explica Sascha Feldmann del Laboratorio Cavendish de Cambridge, y  primer autor del estudio.

El dopaje de metal en transición proporcionaría, por tanto, un control preciso de la estructura electrónica y la dinámica de excitación en nanocristales de perovskita de halogenuro metálico , abriendo un nuevo camino hacia el desarrollo de dispositivos emisores de luz muy eficientes

“Esperamos que este fascinante descubrimiento, en el sentido de que incluso los cambios más pequeños en la composición química puedan mejorar en gran medida las propiedades del material, allane el camino hacia el desarrollo de una iluminación LED barata y brillante  en un futuro próximo”, afirma el también autor del paper, Felix Deschler, que está afiliado conjuntamente en Cavendish y el Instituto Walter Schottky de la Universidad Técnica de Munich.

En el futuro, los investigadores esperan identificar dopantes aún más eficientes que ayuden a hacer que estas tecnologías avanzadas de luz sean accesibles en todo el mundo. 

Fuente imagen de portada: «Charge Carrier Localization in Doped Perovskite Nanocrystals Enhances Radiative Recombination»