&bala; Física 18, 51
A descoberta de uma mini aurora acima de um materials de polímero emissor de luz revela um processo de ejeção de elétrons que pode ser útil nos shows de emissão de campo e na fabricação de materiais.
Auroras ocorrem no céu noturno quando partículas de vento photo voltaic carregado, como prótons e elétrons, são desviadas pelo campo magnético da Terra e interagem com moléculas na atmosfera. Os pesquisadores agora encontraram uma emissão de aurora vindo de um polímero emissor de luz (1). A exibição surpreendente consistia em flashes de luz verde acima da superfície do polímero. Os pesquisadores explicaram a emissão como resultado de elétrons ejetados do polímero e interagir com um vapor de moléculas orgânicas. A descoberta sugere que esses polímeros podem ser úteis como emissores de elétrons para aplicações como espectroscopia, tecnologia médica e litografia.
Jun Gao, da Queen’s College, no Canadá, fica impressionado com Auroras, e ele até saiu no Chilly Nights para procurá -los. Mas ele não estava preparado para a aurora que apareceu em seu laboratório há dois anos. Ele e seu aluno na época, Dongze Wang, estavam testando modos de falha para células eletroquímicas emissoras de luz polímero, ou Plecs, usadas em fontes de luz e dispositivos de exibição. Essas células são semicondutores orgânicos que são eletroquimicamente dopados de um lado para ter excesso de elétrons (fazendo um n-Tear semicondutor) e do outro lado para ter deficiências de elétrons, ou buracos (fazendo um p-Kind semicondutor). Elétrons cruzando o p–n O limite pode preencher orifícios e produzir luz vermelha.
Em seu estudo PLEC, GAO e Wang estavam investigando um fenômeno prejudicial, chamado árvore elétrica, na qual o polímero desenvolve vazios que parecem galhos de árvores. Para acelerar e ampliar o comportamento da árvore, os pesquisadores esfriaram um PleC a 200 Ok e aplicaram uma tensão extrema que period alta (até 1000 V) e revertida (com o eletrodo negativo no p-e o lado do tipo e o eletrodo positivo no n-Teo lado).
Imagens do materials durante o colapso revelaram a emissão de Aurora. Em vez da luz vermelha saindo do plec, flashes verdes foram vistos fora do materials, brand acima do n-Estodo do semicondutor do tipo. Os flashes aumentaram na duração e no número à medida que a tensão reversa aumentou. “Na época, eu não conseguia explicar completamente o que observamos”, lembra Gao.
Agora Gao e Wang elaboraram uma explicação. A primeira pista foi uma leve curvatura para alguns dos flashes. Como os fótons normalmente não seguiam um caminho curvo, eles levantaram a hipótese de que os flashes eram causados por feixes de partículas carregados sendo desviados pelo campo magnético da Terra ou por um campo magnético perdido criado pela corrente que flui dentro da configuração experimental.
Para testar essa hipótese de partículas carregadas, os pesquisadores aplicaram um forte campo magnético ao seu sistema. Esse campo fez com que os flashes se curvassem drasticamente, com uma direção que dependia da orientação do campo magnético. Ao medir quanto a curvatura aumentou com a força do campo, os pesquisadores inferiram que as partículas no feixe tinham uma proporção de carga / massa consistente com os elétrons.
Quanto à fonte da luz verde, Gao e Wang especularam que – como a aurora da Terra – os elétrons estavam colidindo com algum tipo de gás, ou “atmosfera”, ao redor do plec. Os espectros dos flashes tinham picos amplos, indicando que o gás não period um gás residual da câmara de vácuo circundante. Em vez disso, o gás provavelmente veio do próprio plec, pois o aquecimento do materials durante o processo de árvore elétrica deve fazer com que as moléculas de polímero sejam liberadas como vapor. Gao e Wang suspeitam que essas moléculas seriam pequenos fios de polímero chamados oligômeros. Quando excluídos eletricamente, os oligômeros do PLEC são conhecidos por emitir luz visível em um comprimento de onda proporcional ao comprimento do oligômero. Assim, um vapor de oligômeros curtos – excitado por elétrons ejetados – poderia explicar os flashes verdes que Gao e Wang observaram.
Uma implicação desses resultados é que os polímeros normalmente usados para aplicações de iluminação podem encontrar um papel como emissores de elétrons. “Os emissores de elétrons à base de polímeros são potencialmente mais baratos, têm tensões de limiar mais baixas e são mais flexíveis no design do que os emissores convencionais à base de metallic ou silício”, diz Gao. Ele também diz que o processo de produção de Aurora pode ser usado para entender melhor a falha do materials do polímero, analisando a luz produzida por fragmentos de polímero, uma técnica que ele chama de espectroscopia de quebra elétrica.
“A observação deste estudo da emissão de elétrons livres é bastante intrigante. Os flashes verdes do tipo Aurora, que são desviados por campos magnéticos, se destacam claramente do comportamento esperado ”, diz Mohammad Javad Jafari, engenheiro de pesquisa da Universidade de Linköping, na Suécia. Ele diz que é necessário trabalho adicional para entender o papel de outros fatores potencialmente importantes, como geometria do dispositivo, impurezas e efeitos térmicos.
–Elizabeth Fernandez
Elizabeth Fernandez é uma escritora de ciências freelancer com sede em Raleigh, Carolina do Norte.
Referências
- D. Wang e J. Gao, “Luz auroral de um polímero p–n Junction emitindo elétrons livres ”. Phys. Rev. Lett. 134096203 (2025).
