Acción / Reacción

Descubren que el grafeno transforma luz en electricidad

Científicos suizos revelaron que los electrones del material formado por carbono puro se excitan cuando éste absorbe un fotón. Así, en dispositivos fotovoltaicos, la multiplicación da como resultado una corriente eléctrica. ¡Magia!

 

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El fascinante mundo del grafeno, parte 1

 

La manera científica de decirlo es ésta: el grafeno puede convertir un solo fotón en múltiples electrones en dispositivos fotovoltaicos. ¿La manera sencilla? Que ahora sabemos que hay otro modo de convertir luz en electricidad.

El grafeno se ha convertido en un material muy popular en los últimos años debido a su extraordinaria resistencia y a su poco peso. Se lo genera despegándolo del grafito, lo cual hace que su producción sea rentable, y se lo ha llamado el sustituto del kevlar. Pero no solo eso: los estudios revelaron que el grafeno también se puede utilizar como un material fotovoltaico. Científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza) demostraron que puede generar la energía suficiente como para conducir una corriente eléctrica.

Este material es mejor conductor de electricidad a temperatura ambiente que por ejemplo, el cobre, lo cual lo hace ideal para circuitos ultrarrápidos. Hasta ahora, el potencial del grafeno para la conversión eficiente de luz a electricidad no había sido bien entendida. Esta conversión se lleva a cabo en una escala de femto-segundos (una milbillonésima de segundo), demasiado rápido para las técnicas convencionales que detectan el movimiento de electrones. Para superar este obstáculo, Jens Christian Johannsen, junto con colegas de la Universidad de Aarhus (Dinamarca) y de Elettra (sincrotrón de Trieste, Italia), empleó una sofisticada técnica llamada “espectroscopía de fotoemisión en tiempo-ultrarrápido y con resolución de ángulo” (trARPES). Los experimentos se llevaron a cabo en el Laboratorio Rutherford Appleton de Oxford (Inglaterra). Todo un trabajo de colaboración europea.

 

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El fascinante mundo del grafeno, parte 2

 

Se colocó una pequeña muestra de grafeno en una cámara de ultra-alto-vacío. El grafeno recibió el impacto de un pulso bombeado ultrarrápido de luz láser. Esto excitó a los electrones del grafeno, y los “elevó” a mayores estados de energía en los que realmente puedieran conducir una corriente eléctrica. Con una técnica similar a la animación cuadro por cuadro se capturó la dinámica de los electrones en vivo. Los científicos añadieron o quitaron electrones del mismo por medios químicos, y así revelaron que, cuando el grafeno alterado absorbe un único fotón, esto excita a varios electrones proporcionalmente al grado de alteración.

Según Marco Grioni, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana, el experimento indicó que “un dispositivo fotovoltaico que utilice grafeno alterado podría mostrar una eficiencia significativa en convertir la luz en electricidad”, y dispositivos construidos a base del material podrían cosechar la energía de la luz en todo el espectro solar, con una pérdida de energía menor que los sistemas actuales. Los científicos planean ahora estudiar efectos similares en otros materiales bidimensionales, tales como el disulfuro de molibdeno (MoS2), un material que ya es foco de atención por sus notables propiedades electrónicas y catalíticas.

Visto en Nano Letters

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