Pesquisadores descobrem uma nova maneira de separar e unir fótons com silício

Por , em 8.12.2019

Um grupo de pesquisadores da Universidade do Texas em Austin e da Universidade da Califórnia encontrou uma forma de produzir fenômeno que era uma hipótese antiga: transferir energia entre silício e moléculas orgânicas baseadas em carbono.

De acordo com a hipótese levantada por quatro décadas, se o silício fosse agrupado à material orgânico ele absorveria luz azul e verde de forma mais eficiente. Isso poderia ser a chave para melhorar a capacidade do silício de converter luz em eletricidade.

No entanto, a disposição dos materiais em camadas nunca provocou a transferência de energia necessária para atingir o objetivo. A limitação foi superada com o uso de pequeno fios químicos. Estes conectam os nanocristais de silício ao antraceno. 

Com um laser ultrarrápido, os cientistas descobriram que a nova conexão entre os materiais é veloz, resistente e eficiente. Além de ser capaz de transferir aproximadamente 90% da energia, de forma eficiente, do nanocristal para a molécula.

Aplicações da descoberta

Outros processos de conversão de fótons já existentes dependiam de materiais tóxicos. Como o novo método utiliza material não tóxico, pode ser aplicado em medicina e tecnologias sustentáveis do ponto de vista ambiental.

Além de imagens médicas, essa descoberta tem implicações para o armazenamento de informações na computação quântica e energia solar. A descrição da pesquisa foi publicada no Nature Chemistry.

A produção de eletricidade

Silício é um dos materiais mais abundantes no planeta. Além disso, é componente crítico para a produção de variados produtos que vão de semicondutores utilizados para alimentar computadores, até as células usadas em quase todos os painéis de energia solar.

No entanto, o silício apresenta alguns problemas para converter luz em eletricidade. Os fótons são partículas que carregam a energia da luz. O silício consegue, com facilidade, converter fótons vermelhos em eletricidade, mas perde a maior parte da energia dos fótons azuis, na forma de calor. Nesse sentido, vale destacar que eles carregam o dobro de energia dos fótons vermelhos.

A partir da descoberta recente, os cientistas podem aumentar a eficiência do silício, combinando ele com um material a base de carbono, que converte fóton azul em pares de fótons vermelhos. Aqueles que podem ser usados com maior eficiência pelo silício.

O contrário também pode ser feito, transformar luz vermelha em luz azul. Isso tem implicação em procedimentos médicos e computação quântica.

O artigo descreve um método para conectar quimicamente silício e antraceno. Isso cria uma linha de força que permite a transferência de energia entre silício e a substância semelhante a cinzas.

Esse processo permite adequar o material para que reaja com diferentes comprimentos de ondas de luz. Ele é muito adequado para o armazenamento de informação. [Universidade do Texas, Phys, Nature Chemistry]

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