Enkristall organometallisk perovskite optisk fiber. Kredit:Dr Lei Su
På grund av deras mycket höga effektivitet när det gäller att transportera elektriska laddningar från ljus, är perovskiter kända som nästa generations material för solpaneler och LED-skärmar. Ett team ledd av Dr Lei Su vid Queen Mary University of London har nu uppfunnit en helt ny tillämpning av perovskiter som optiska fibrer. Resultaten publiceras i Science Advances .
Optiska fibrer är små trådar så tunna som ett människohår, i vilka ljus färdas med en supersnabb hastighet - 100 gånger snabbare än elektroner i kablar. Dessa små optiska fibrer överför majoriteten av vår internetdata. För närvarande är de flesta optiska fibrer gjorda av glas. Den optiska perovskitfibern tillverkad av Dr Sus team består av bara en bit av en perovskitkristall. De optiska fibrerna har en kärnbredd så låg som 50 μm (storleken på ett människohår) och är mycket flexibla – de kan böjas till en radie av 3,5 mm
Jämfört med sina polykristallina motsvarigheter är enkristallorganometalliska perovskiter mer stabila, effektivare, mer hållbara och har färre defekter. Forskare har därför försökt göra enkristallperovskitoptiska fibrer som kan ge fiberoptik denna höga effektivitet.
Dr Su, läsare i fotonik vid Queen Mary University of London, sa:"Enkristallperovskitfibrer skulle kunna integreras i nuvarande fiberoptiska nätverk, för att ersätta nyckelkomponenter i detta system - till exempel i effektivare lasring och energiomvandlingar, förbättra hastigheten och kvaliteten på våra bredbandsnätverk."
Dr Sus team kunde odla och exakt kontrollera längden och diametern av enkristallorganiska perovskitfibrer i flytande lösning (som är mycket billig att köra) genom att använda en ny temperaturtillväxtmetod. De ändrade gradvis uppvärmningsposition, linjekontakt och temperatur under processen för att säkerställa kontinuerlig tillväxt i längden samtidigt som slumpmässig tillväxt i bredden förhindras. Med deras metod kan längden på fibern styras och tvärsnittet av perovskitfiberkärnan kan varieras.
I linje med deras förutsägelser, på grund av enkristallkvaliteten, visade sig deras fibrer ha god stabilitet under flera månader och en liten överföringsförlust - lägre än 0,7 dB/cm tillräckligt för att göra optiska enheter. De har stor flexibilitet (kan böjas till en radie så liten som 3,5 mm) och större fotoströmvärden än de för en polykristallin motsvarighet (den polykristallina MAPbBr3 milliwire fotodetektor med liknande längd).
Dr Su sa:"Denna teknik kan också användas i medicinsk bildbehandling som högupplösta detektorer. Fiberns lilla diameter kan användas för att fånga en mycket mindre pixel jämfört med den senaste tekniken. Så det betyder att vi använder vår fiber så att vi kan ha pixeln i mikrometerskalor, vilket ger en mycket, mycket högre upplösning för läkare att göra bättre och mer exakt diagnos. Vi skulle också kunna använda dessa fibrer i textilier som absorberar ljuset. Sedan när vi har på oss till exempel kläder eller en enhet med den här typen av fiber invävd i textilen, de skulle kunna omvandla solenergin till elkraft. Så vi kunde ha soldrivna kläder." + Utforska vidare
