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2024-06-06 22:50:21
パデュー大学のエンジニアたちは、アスペクト比が大きく、有機無機化学組成を調整できる高品質の層状ペロブスカイトナノワイヤを合成する、特許出願中の方法を開発しました。
工学部のチャールズ・デイビッドソン化学工学准教授であり、名誉化学准教授でもあるレティアン・ドウは、デイビッドソン化学工学部のポスドク研究助手ウェンハオ・シャオと大学院研究助手ジョン・フイ・キムを含む国際チームを率いています。
ドウ氏は、パーデュー社の方法により、従来のペロブスカイトを超える幅広い種類の珍しい光学特性を示す、非常に明確で柔軟な空洞を持つ層状ペロブスカイトナノワイヤが作成されると述べた。
「私たちは、異方性発光偏光、1ミリメートルあたり3デシベル未満の低損失導波、1平方センチメートルあたり20マイクロジュール未満の効率的な低閾値光増幅を観察しました」と彼は語った。「これは、1Dナノワイヤ内の独自の2D量子閉じ込めと、大幅に改善された結晶品質によるものです。」
この研究は査読付き学術誌「サイエンス」に掲載された。ドウ氏と彼のチームは、この革新的技術をパデュー大学イノベーツ技術商業化局に開示し、同局は知的財産を保護するために米国特許商標庁に特許を申請した。
パーデュー方式と従来の方式
シャオ氏によると、層状金属ハロゲン化物ペロブスカイト（一般に2Dペロブスカイトと呼ばれる）は溶液中で合成でき、組成を変えることで光学的および電子的特性を調整できる。大きく薄いシート状に成長するのは簡単だが、1次元形状の成長には限界がある。
「気相成長法やリソグラフィーテンプレートによる溶液相成長法などの従来の方法は、処理が複雑でコストもかかる」と同氏は言う。「また、拡張性や設計の柔軟性にも限界がある」
キム氏によると、パーデュー法では、層状ペロブスカイトの面内対称性を破壊し、二次結合相互作用を通じて一次元成長を誘発する有機テンプレート分子を使用しているという。
「具体的には、これらの分子は、ハロゲン化ペロブスカイトのイオン性および八面体間隔の両方に適合する面内水素結合を導入します」と彼女は述べた。「層状ペロブスカイトのナノワイヤは、長さを調整でき、高品質のキャビティを備えて容易に組み立てられるため、層状ペロブスカイトのレーザー発振、光伝播、異方性励起子挙動を研究するための理想的なプラットフォームとなります。」
Dou 氏は次のように語っています。「私たちのアプローチは、有機無機ハイブリッド半導体の構造調整可能性を強調するものであり、これにより、層状材料に前例のない形態制御がもたらされます。この研究は、従来の 1D ナノマテリアルと 2D ナノマテリアルの境界を実際に打ち破り、さまざまな機能を 1 つの材料システムに組み合わせて、多くの新しい可能性を切り開きます。」
次の開発ステップ
「これは、刺激的な新しい方向性の始まりに過ぎません」と Dou 氏は語ります。「現在、レーザーの性能と安定性をさらに向上させるため、新しい組成と構造を開発しています。また、これらの 1D ナノ構造の大規模なパターン化を検討し、集積光子回路を構築しています。さらに、化学とデバイスのアプリケーションを拡大するために、業界と提携することにも関心があります。」
ドウ氏と研究チームは、エネルギー省と国立科学財団から研究資金援助を受けた。
現在の研究には、パーデュー大学の研究者、電気・コンピュータ工学のボブ・アンド・アン・バーネット特別教授のウラジミール・シャラエフ氏、化学工学のチャールズ・デイビッドソン准教授のブレット・サヴォア氏、電気・コンピュータ工学のロン・アンド・ドッティ・ガービン・トンジェス特別教授のアレクサンドラ・ボルタセバ氏、理学部物理化学教授のリバイ・フアン氏、上海科技大学の准教授のイー・ユー氏との共同研究も含まれています。
この研究の開発や商業化に関心のある業界パートナーは、ビジネス開発およびライセンス担当アシスタントディレクターのウィル・ブキャナン（物理科学）に連絡してください。@prf.org” title=”mailto:[email protected]”>[email protected]、トラックコード70422について。
#結晶工学により2D金属ハロゲン化物ペロブスカイトを1Dナノワイヤに改良