Una columna de moléculas de cristal líquido podría formar la base de una nueva generación de detectores de luz flexibles que tienen respuestas ultrarrápidas. lo ha demostrado todo un equipo RIKEN.

Las células solares y los detectores de luz convencionales se basan en el efecto fotovoltaico, un fenómeno en el que la luz genera electrones de conducción y sus contrapartes positivas. agujeros en un semiconductor. Consisten en un material que dona electrones y un material que los acepta. Los electrones y los agujeros se separan en la interfaz, resultando en la generación de una corriente eléctrica.

Pero otro efecto, conocido como el efecto fotovoltaico a granel, puede generar una corriente utilizando solo un tipo de material. También responde muy rápidamente a la luz y genera una corriente muy constante. Estas ventajas podrían conducir a una nueva generación de células solares y detectores de luz.

El efecto fotovoltaico a granel se ha estudiado principalmente en materiales inorgánicos ya que ocurre solo en cristales que carecen de un centro de simetría de inversión, que excluye la mayoría de los materiales orgánicos. Pero los compuestos orgánicos ofrecen ventajas como la flexibilidad y la capacidad de sintonizar fácilmente la longitud de onda a la que se produce el efecto fotovoltaico en masa.

"El efecto fotovoltaico a granel se observa solo en polar, materiales no centrosimétricos, pero los materiales orgánicos tienden a formar preferentemente no polares, cristales centrosimétricos, "explica Daigo Miyajima del Centro RIKEN para Ciencias de la Materia Emergente". teníamos que encontrar una manera de romper esta simetría ".

Previamente, Miyajima y algunos compañeros de trabajo habían hecho una columna de cristal líquido que consistía en moléculas en forma de abanico apiladas una encima de la otra en la que la simetría se rompía por enlaces de hidrógeno entre grupos amida. Pero absorbió luz solo en el rango ultravioleta.

Ahora, jugando con la composición de la molécula base de este cristal líquido orgánico, los investigadores han logrado observar el efecto fotovoltaico a granel en el cristal líquido columnar en un amplio rango de longitudes de onda, que alcanza hasta longitudes de onda rojas en el espectro visible.

Aunque las moléculas forman espontáneamente conjuntos simétricos, los investigadores demostraron que la simetría se puede romper simplemente aplicando un campo eléctrico. Descubrieron que bajo esta condición la corriente en el cristal líquido saltaba alrededor de 6, 600 veces cuando se iluminó con luz. Esto es similar a la respuesta de los detectores de luz basados ​​en el efecto fotovoltaico convencional, pero podría realizarse en un dispositivo que tenga una estructura mucho más simple.

El equipo ahora está intentando fabricar dispositivos sobre sustratos flexibles. "Debido a que nuestro material es un cristal líquido, es tolerante a doblarse o estirarse, "Observa Miyajima.