LINEA DI ATTIVITÀ
LA 1.18
Descrizione risultati raggiunti LA
Nell’ambito delle attività previste dalla LA1.18, sono stati ottenuti risultati significativi attraverso simulazioni di chimica quantistica applicate a quantum dot innovativi, in stretta sinergia con le linee sperimentali LA1.13, LA1.14 e LA1.15. Queste simulazioni hanno permesso di comprendere in dettaglio la formazione, la struttura e le proprietà ottiche di nanocristalli complessi, come quelli costituiti da più materiali o in configurazioni core@shell. In particolare, sono state studiate eterostrutture a base di perovskiti e solfuri di piombo, rivelando tramite DFT la natura del band gap e l’allineamento di banda responsabile della soppressione della fotoluminescenza. Altri studi si sono concentrati su quantum dot InAs ricoperti da gusci di InP e ZnSe, evidenziando come la geometria e la passivazione influenzino le proprietà ottiche e la localizzazione dei portatori. È stato inoltre analizzato il ruolo dei leganti molecolari, chiarendo come le interazioni con i nanocristalli e con il solvente ne determinino la forma e la stabilità colloidale. Tra questi, un nuovo legante (TTP-Br) è stato modellato con successo, confermandone la forte affinità con la superficie e l’effetto stabilizzante. Infine, è stato sviluppato un software predittivo per individuare interfacce epitassiali tra materiali diversi, utile alla progettazione razionale di eterostrutture con proprietà optoelettroniche controllate.
Risultati attesi nel POA
Le attività svolte hanno fornito un supporto diretto alle scoperte sperimentali di nuovi quantum dots, permettendo di interpretare e razionalizzare i risultati ottenuti in laboratorio e di sviluppare modelli teorici capaci di orientare future sintesi. In parallelo, è stata esplorata la possibilità di progettare nanocristalli costituiti da due materiali differenti che condividono un’interfaccia comune. Questa capacità di design mirato rappresenta un’innovazione tecnologica di rilievo, con ampie prospettive applicative in ambiti strategici come l’assorbimento, l’emissione e l’immagazzinamento della luce, tipici dei dispositivi optoelettronici avanzati.
REFERENTE/I
Liberato Manna – Istituto Italiano di Tecnologia
Deliverable consegnati con questo LA
D1.21 – Rapporto tecnico: “Implementazione di un workflow computazionale per il calcolo automatizzato delle velocità di conversione dei precursori”
Livello di innovazione
Sono state effettuate simulazioni quantistiche su nanocristalli di dimensioni realistiche, permettendo di analizzare in dettaglio i meccanismi di assorbimento ed emissione della luce in sistemi complessi, composti da più materiali all’interno dello stesso nanocristallo. Questo ha portato a una comprensione più profonda dei fenomeni optoelettronici alla nanoscala. Inoltre, è stato sviluppato il primo software in grado di prevedere in modo completamente automatico le strutture epitassiali, aprendo nuove possibilità per la progettazione razionale di materiali avanzati basati su interfacce tra semiconduttori.
Disseminazione
S. Toso, …, L. Manna “Metal-halide epitaxial heterostructures: from serendipity to rational design” MRS Fall Meeting, 26 Nov – 1 Dec 2023, Boston, USA.
S. Toso, … L. Manna “Predictive design of colloidal epitaxial heterostructures demonstrated on lead halide perovskites” E-MRS Spring Meeting, 27 May – 31 May 2024, Strasbourg, France. S. Toso, …, L. Manna “Metal-halide epitaxial heterostructures: from serendipity to rational design” MRS Fall Meeting, 26 Nov – 1 Dec 2023, Boston, USA.
S. Toso, … L. Manna “Predictive design of colloidal epitaxial heterostructures demonstrated on lead halide perovskites” E-MRS Spring Meeting, 27 May – 31 May 2024, Strasbourg, France.
