O papel da perovskita na computação quântica e na optoeletrônica

Introdução

Nos últimos anos, muita atenção tem sido dada aos materiais de perovskita. Sua estrutura cristalina especial os diferencia de muitos materiais tradicionais. Desde então, observou-se que esses materiais podem lidar com a luz e a eletricidade de maneiras que outros materiais não conseguem.

Perovskitas na computação quântica

A computação qu ântica é uma nova área da ciência em rápido desenvolvimento, na qual os princípios quânticos são usados para processar informações. Atualmente, iniciou-se uma busca ativa por perovskitas nessa direção. Suas propriedades abrem novas possibilidades para a criação de dispositivos quânticos eficientes.

--Como os materiais de perovskita estão sendo usados para criar pontos quânticos eficientes

Uma das aplicações interessantes são os pontos quânticos. Os pesquisadores criam pontos minúsculos usando materiais de perovskita. Esses pontos apresentam níveis de energia nítidos e linhas de emissão de luz estreitas. Em termos leigos, um ponto quântico feito de perovskita pode emitir apenas uma cor com alta precisão. Em alguns experimentos, os cientistas mediram o brilho e a eficiência que atendem ou até mesmo superam o desempenho de outros materiais. Esses pontos quânticos são blocos de construção para sistemas quânticos mais complexos.

--Computação quântica baseada em perovskita

Outra direção é a da computação quântica usando perovskitas. Um qubit é o bloco de construção básico da informação quântica. Os materiais de perovskita podem ser usados para criar e manipular esses qubits. Eles permitem um grau de manipulação que, em comparação com outros materiais, é muito desafiador. Os pesquisadores observaram o fato de que, em determinadas condições, as perovskitas apresentam tempos de coerência suficientemente longos. Isso significa que, por um período mais longo, o estado quântico de um qubit feito de perovskita pode ser mantido. Assim, as perovskitas surgem como excelentes candidatas para o desenvolvimento de bits quânticos estáveis.

-- Vantagens dos materiais de perovskita

As vantagens dos materiais de perovskita não se limitam à sua eficiência. Eles são muito promissores com relação à coerência e à estabilidade quânticas. Esses são fatores importantes na computação quântica. Muitos experimentos mostraram a possibilidade de esses materiais atuarem de forma excelente em baixas temperaturas. Mesmo quando combinados com tecnologias tradicionais de computação quântica, como qubits supercondutores e baseados em spin, os perovskitas mantêm um alto nível de desempenho. Os sistemas híbridos, nos quais as perovskitas são combinadas com métodos estabelecidos, estão sendo estudados atualmente. Esses sistemas resultariam em computadores quânticos mais robustos e versáteis.

Perovskitas em optoeletrônica

A optoeletrônica é o estudo de dispositivos que geram ou detectam luz. Atualmente, um dos tópicos mais importantes envolve materiais de perovskita. Suas propriedades permitem a construção de dispositivos que funcionam de forma mais eficiente e com menor consumo de energia.

Os fotodetectores estão entre os principais dispositivos que se beneficiam dos materiais de perovskita. Basicamente, eles transformam a luz em um sinal elétrico. Em muitos casos, os fotodetectores de perovskita apresentam alta sensibilidade com tempos de resposta mais rápidos em comparação com os detectores tradicionais baseados em silício. Esses fotodetectores, em ambientes laboratoriais bem controlados, foram vistos detectando baixos níveis de luz. Eles são usados em aplicações relacionadas a imagens de visão noturna e sensores biomédicos. O processamento simples da solução de perovskitas permite que os pesquisadores construam detectores de grande área sem equipamentos caros.

A seguir, vamos discutir os diodos emissores de luz ou LEDs. De modo geral, os LEDs baseados em perovskitas têm atraído a atenção de muitos estudiosos. Geralmente, eles apresentam melhor brilho e ajuste eficiente de cores. A luz emitida por esses dispositivos não é apenas brilhante, mas também tem cor pura. Em alguns casos, sua cor pode ser ajustada com precisão por meio do ajuste da composição da camada de perovskita. Isso introduz os dispositivos para a moderna tecnologia de exibição e até mesmo para a simples iluminação decorativa. Com um processo de fabricação de baixo custo, os LEDs de perovskita competem com tecnologias mais convencionais.

Outra aplicação promissora em optoeletrônica são os lasers. Foram registradas alta eficiência e baixas potências de limiar para lasers de perovskita, ou seja, eles podem gerar luz laser com baixa energia de entrada. Esses lasers são adequados para comunicações ópticas e sistemas avançados de exibição. Em experimentos, os lasers de perovskita apresentaram uma largura de linha estreita e saída estável para diferentes condições de operação. Sua compatibilidade com substratos flexíveis abre a porta para dispositivos a laser vestíveis.

As células solares também se beneficiam dos materiais de perovskita. As células solares de perovskita alcançaram eficiências de conversão mais altas do que as de muitas células solares tradicionais de filme fino. Vários grupos de pesquisa identificaram eficiências de até quase 25% em experimentos de laboratório. Essas células solares funcionam convertendo a luz em energia elétrica por meio da absorção. O baixo custo de processamento e a facilidade de preparação tornam essas células adequadas para futuras aplicações comerciais relacionadas a dispositivos de energia solar. Em instalações urbanas específicas e ambientes fora da rede, esse progresso pode garantir melhores perspectivas para opções de energia mais sustentáveis.

Leitura relacionada: Aplicações do pó de perovskita

Perguntas frequentes

F: O que há de único nos materiais de perovskita?

P: Eles possuem um tipo especial de estrutura cristalina que permite o ajuste fácil das propriedades eletrônicas e de manipulação de luz.

F: Como funcionam os pontos quânticos de perovskita?

P: Eles emitem luz em comprimentos de onda específicos e podem ser projetados para apresentar alta eficiência em dispositivos quânticos.

F: As células solares de perovskita podem competir com os painéis solares convencionais?

P: Sim, elas oferecem alta eficiência de conversão e são mais fáceis de produzir a um custo menor.