Novo avanço: controle de spin em optoeletrônica com perovskitas quirais e semicondutores III-V

São PauloCientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA fizeram avanços significativos em optoeletrônica. Eles combinaram um tipo de semicondutor conhecido como III-V com um material especial chamado perovskita halida quiral. Essa nova combinação transformou um LED comum em um dispositivo capaz de controlar o spin dos elétrons sem utilizar campos magnéticos.

Veja o que a equipe conquistou:

• Desenvolveu um LED polarizado utilizando uma camada de perovskita.
• Integraram um semicondutor III-V com perovskita quiral.
• Alcançaram o controle de spin em temperatura ambiente.

Essa nova tecnologia tem o potencial de revolucionar a optoeletrônica, afetando dispositivos como LEDs, células solares e lasers de telecomunicações.

O projeto, financiado pela CHOISE, contou com a participação de especialistas do NREL, Colorado School of Mines, Universidade de Utah, Universidade do Colorado em Boulder e da Universidade de Lorraine na França.

CHOISE investiga como a carga, o spin e a luz se transformam uns nos outros utilizando substâncias químicas. O foco principal é o controle do spin dos elétrons, que pode ser "para cima" ou "para baixo".

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A maioria dos dispositivos modernos convertem carga em luz e vice-versa. A adição de controle de spin pode gerar novos efeitos e aplicações. Beard afirmou que muitas pessoas costumam ignorar o spin do elétron, mas ele é um fator importante que pode ser controlado.

Em 2021, pesquisadores utilizaram dois tipos de camadas de perovskita para controlar o spin. Eles construíram um filtro para bloquear elétrons com o spin incorreto. Acreditavam que o uso dos dois semicondutores poderia melhorar a optoeletrônica. Avanços recentes confirmam que estavam certos.

A combinação de perovskitas com semicondutores III-V elimina a necessidade de temperaturas muito baixas, melhorando o processamento de dados e reduzindo o consumo de energia. A adição do semicondutor III-V aumentou a polarização para cerca de 15%, o que intensifica a acumulação de spin no LED.

Matthew Hautzinger, o autor principal, está entusiasmado em adicionar funcionalidade de spin a um LED comum. Ele mencionou que o tipo de LED que utilizaram custa cerca de 14 centavos. A adição do perovskita quiral transforma-o em um dispositivo capaz de controlar o spin.