Científicos de las universidades de Bristol y Cambridge han encontrado una manera de crear nanoestructuras de semiconductores poliméricos que absorben la luz y transportan su energía más lejos de lo observado anteriormente.

Esto podría allanar el camino para células solares y fotodetectores más flexibles y eficientes.

Los investigadores, cuyo trabajo aparece en la revista Ciencias , dicen que sus hallazgos podrían ser un "cambio de juego" al permitir que la energía de la luz solar absorbida en estos materiales sea capturada y utilizada de manera más eficiente.

Los plásticos semiconductores ligeros ahora se utilizan ampliamente en las pantallas electrónicas del mercado masivo, como las que se encuentran en los teléfonos, tabletas y televisores de pantalla plana. Sin embargo, utilizando estos materiales para convertir la luz solar en electricidad, para hacer celdas solares, es mucho más complejo.

Los estados fotoexcitados, que es cuando los fotones de luz son absorbidos por el material semiconductor, necesitan moverse para que puedan ser "cosechados" antes de que pierdan su energía de formas menos útiles. Estas excitaciones generalmente solo viajan ca. 10 nanómetros en semiconductores poliméricos, requiriendo así la construcción de estructuras modeladas en esta escala de longitud para maximizar la "cosecha".

En los laboratorios de química de la Universidad de Bristol, El Dr. Xu-Hui Jin y sus colegas desarrollaron una forma novedosa de hacer estructuras semiconductoras cristalinas altamente ordenadas utilizando polímeros.

Mientras estaba en el Laboratorio Cavendish de Cambridge, El Dr. Michael Price midió la distancia que pueden viajar los estados con salida de fotos, que alcanzó distancias de 200 nanómetros, 20 veces más de lo que era posible anteriormente.

200 nanómetros es especialmente significativo porque es mayor que el grosor del material necesario para absorber completamente la luz ambiental, lo que hace que estos polímeros sean más adecuados como "recolectores de luz" para células solares y fotodetectores.

Dr. George Whittell de la Escuela de Química de Bristol, explica:"En realidad, la ganancia en eficiencia se debe a dos razones:primero, porque las partículas energéticas viajan más lejos, son más fáciles de "cosechar", y segundo, ahora podríamos incorporar capas ca. 100 nanómetros de espesor, que es el espesor mínimo necesario para absorber toda la energía de la luz, la denominada profundidad de absorción óptica. Previamente, en capas así de gruesas, las partículas no pudieron viajar lo suficientemente lejos como para alcanzar las superficies ".

Co-investigador Profesor Richard Friend, de Cambridge, agregó:"La distancia que la energía puede moverse en estos materiales es una gran sorpresa y apunta al papel de los procesos de transporte coherente cuántico inesperados".

El equipo de investigación ahora planea preparar estructuras más gruesas que las del estudio actual y mayores que la profundidad de absorción óptica. con el fin de construir prototipos de células solares basadas en esta tecnología.

También están preparando otras estructuras capaces de utilizar la luz para realizar reacciones químicas, como la división del agua en hidrógeno y oxígeno.