Realiseren van directe lithografie van compositie-afstembare perovskiet NC’s in glas

Een team van onderzoekers verbonden aan een groot aantal instellingen in China heeft directe lithografie gerealiseerd van perovskiet-nanokristallen met instelbare samenstelling in glas. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschapbeschrijft de groep hun experimenten waarbij directe lithografie van gekleurde perovskiet-nanokristallen (PNC’s) betrokken was, resulterend in gewenste patronen.

Perovskieten zijn een soort mineraal dat bepaalde gewenste eigenschappen heeft, zoals optische eigenschappen waardoor ze bruikbaar zijn voor het maken van brandstofcellen en elektronische apparaten, zoals kathoden en LED’s. Maar, zoals de onderzoekers opmerken, omvat de verwerking van de mineralen meestal het gebruik van speciale oplossingen, waarvan ze verder opmerken dat ze leiden tot een lage structurele stabiliteit. Ze merken ook op dat recent eerder werk met het opnemen van NC’s in glas is gebruikt om fotonische functionaliteit uit de mineralen te halen, maar het was een uitdaging om het voor elkaar te krijgen. In deze nieuwe poging hebben de onderzoekers een nieuwe benadering ontwikkeld: het gebruik van ultrasnelle laserpulsen om 3D-directe lithografie uit te voeren van perovskiet-NC’s met instelbare samenstelling. In hun benadering werd een laser gebruikt om het glas te verwarmen, wat ook de druk verhoogde – het resultaat was vloeibare nanofasescheiding.

De onderzoekers gebruikten oxideglazen van lood, cesium en halide die waren bewerkt om onzuiverheden te verwijderen. Vervolgens gebruikten ze een trial-and-error-aanpak om de laser nauwkeurig af te stemmen, omdat deze een structuur in het glasmonster veroorzaakte. Vervolgens gebruikten ze de laser om 3D-patronen in het glas te etsen. De eerste pogingen omvatten het etsen van pixeldots met verschillende emissiegolflengten, wat de mogelijkheid aantoont om de techniek te gebruiken voor het maken van LED’s van micrometerformaat. De onderzoekers volgden dat door driedimensionale gekleurde patronen te etsen met afbeeldingen van letters, cijfers en symbolen. Ze hebben ook veelkleurige arrays geëtst om de mogelijkheid te demonstreren om hun techniek te gebruiken om op glas gebaseerde geheugenapparaten te maken.

De onderzoekers merken op dat het etsproces kan worden gewijzigd door de timing van de pulslaser te veranderen. Ze merken ook op dat het proces kan worden gebruikt om materialen te maken voor gebruik in optische toepassingen door patronen te etsen met de gewenste afstemming van de golflengte. Ze wijzen er ook op dat de geproduceerde producten veel stabieler zijn dan de producten die worden gebruikt bij het etsen in oplossing, zelfs wanneer ze worden blootgesteld aan temperatuurschommelingen of andere omgevingscondities.