மூலக்கூறு மும்மடங்குகளை உருவாக்குதல்

சீன அறிவியல் கழகத்தின் (CAS) Dalian Institute of Chemical Physics (DICP)-இன் பேராசிரியர் Wu Kaifeng தலைமையிலான ஆய்வுக் குழு, கூழ் நானோகிரிஸ்டல்களில் விரைவான சுழல்-ஃபிளிப்பில் இருந்து மூலக்கூறு சுழல் உருவாவதற்கான வழிமுறையை வெளிப்படுத்தியது மற்றும் அதன் ஒளி வேதியியல் பயன்பாடுகளை நிரூபித்தது.

மார்ச் 24 அன்று Chem ஆராய்ச்சி இதழில் இந்த ஆய்வு வெளியிடப்பட்டது.

குறைக்கடத்தி சுழல் பண்புகள் இயற்பியலின் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும். பெரோவ்ஸ்கைட் மற்றும் கூழ் நானோகிரிஸ்டல் பொருட்கள் போன்ற சமீபத்தில் உருவாக்கப்பட்ட குறைக்கடத்தி பொருட்கள், அவற்றின் வளர்ச்சியில் வேதியியலை சேர்க்கத் தொடங்கியுள்ளன. இருப்பினும், சுழலியக்கவியல் மற்றும் குவாண்டம் தகவல் தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகளுக்கு சுழல் தளர்வு ஆயுட்காலம் மிகவும் குறுகியதாக உள்ளது (பொதுவாக அறை வெப்பநிலையில் சில பைக்கோசெகண்ட்கள்).

முக்கியமாக, “மூலக்கூறு புகைப்பட வேதியியல்” என்று அழைக்கப்படும் ஒரு பெரிய பகுதி உள்ளது. ஒளி வேதியியலாளர்கள் ஒளி கிளர்வுறுதல் (Photo excitation) மீது மும்மடங்குகளை உருவாக்கக்கூடிய உணர்திறன்கள் எனப்படும் சிறப்பு மூலக்கூறுகளின் தொகுப்பில் நிறைய முயற்சிகளை மேற்கொண்டுள்ளனர்.

“சமீபத்தில் கூழ் நானோகிரிஸ்டல்களில் அளவிடப்பட்ட குறுகிய சுழல் ஆயுட்காலம் அதற்கு பதிலாக மூலக்கூறு ஒளி வேதியியலில் உடனடி பயன்பாடுகளைக் கண்டறிய வேண்டும் என்பதை நாங்கள் உணர்ந்தோம்” என்று பேராசிரியர் வூ கூறினார்.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் CsPbBr₃ நானோகிரிஸ்டல்களைப் பயன்படுத்தி, சுழல்-செயல்படுத்தப்பட்ட ஒளி வேதியியலை ரோடமைன் B உடன் இணைப்பதன் மூலம் வெளிப்படுத்தினர். மேம்பட்ட ஃபெம்டோலேசர் நிறமாலைமானியைப் பயன்படுத்தி, கிளர்வுற்ற நானோகிரிஸ்டல் அல்லது அதனுள் இருக்கும் மூலக்கூறானது திறமையான மின்னூட்டப் பிரிப்பை ஏற்படுத்துவதையும், வேகமாக சுழல்வதையும் கண்டறிந்தனர். நானோகிரிஸ்டலில் திறமையான மின்னூட்ட மறுசீரமைப்பு செயல்படுத்தப்பட்டது. இதற்கு நேர்மாறாக, கனரக-அணு விளைவின் வழக்கமான வழிமுறை இந்த அமைப்பிற்கு விலக்கப்பட்டது.

மேலும், இரட்டை மும்மடங்கு-உருவாக்கும் பாதைகள் மற்றும் CsPbBr₃ மற்றும் ரோடமைன் B-இன் நிரப்பு நிறமாலை கவரேஜ் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி, அவர்கள் திறமையான வெள்ளை ஒளி உந்துதல் மூலக்கூறு மும்மடங்கு ஒளி வேதியியலை அடைந்தனர். இதில் மும்மடங்கு-இணைவு ஃபோட்டான் மேம்பாடு மற்றும் ஒற்றை ஆக்ஸிஜன் உருவாக்கம் ஆகியவை அடங்கும்.

“இந்த ஆய்வு கரைசல்-பதப்படுத்தப்பட்ட குறைக்கடத்தி பொருட்களின் ஒளி வேதியியல் பயன்பாடுகளுக்கு ஒரு புதிய வழியைத் திறக்கிறது” என்று பேராசிரியர் வூ கூறினார். “இந்த குறைந்த விலை பொருட்களின் சுழல் பண்புகளை அதிக துறைகளில் பயன்படுத்த இது ஊக்கமளிக்கலாம்.”

References:

• Deng, Y., Jiang, L., Huang, L., & Zhu, T. (2022). Energy Flow in Hybrid Organic/Inorganic Systems for Triplet–Triplet Annihilation Upconversion. ACS Energy Letters, 7, 847-861.
• Luo, X., Lai, R., Li, Y., Han, Y., Liang, G., Liu, X., & Wu, K. (2019). Triplet energy transfer from CsPbBr3 nanocrystals enabled by quantum confinement. Journal of the American Chemical Society, 141(10), 4186-4190.
• Luo, X., Liang, G., Han, Y., Li, Y., Ding, T., He, S., & Wu, K. (2020). Triplet energy transfer from perovskite nanocrystals mediated by electron transfer. Journal of the American Chemical Society, 142(25), 11270-11278.
• Garakyaraghi, S., & Castellano, F. N. (2018). Nanocrystals for triplet sensitization: molecular behavior from quantum-confined materials. Inorganic Chemistry, 57(5), 2351-2359.
• Luo, X., Han, Y., Chen, Z., Li, Y., Liang, G., Liu, X., & Wu, K. (2020). Mechanisms of triplet energy transfer across the inorganic nanocrystal/organic molecule interface. Nature communications, 11(1), 1-10.