Fig. 1. Diagrama esquemático que ilustra el principio de microscopía de fuerza electrostática de resolución temporal sincronizada con la punta. Crédito:Universidad de Osaka
Un equipo de investigación de la Universidad de Osaka ha desarrollado un método mejorado para producir imágenes microscópicas que pueden detectar electrones rápidos atravesando los nanomateriales utilizados en los paneles solares. Al aplicar luz láser al dispositivo en los momentos adecuados, este grupo logró una resolución de nanosegundos por primera vez mientras mantenía el aumento. Este trabajo podría mejorar la calidad de los materiales fotovoltaicos para dispositivos como paneles solares al ayudar a identificar y eliminar ineficiencias durante el proceso de fabricación.
Las cámaras de vigilancia son omnipresentes, y extremadamente valioso para la policía cuando intenta atrapar a los ladrones. Sin embargo, las cámaras que graban solo un fotograma de película por minuto serían inútiles para detener a ladrones veloces que pueden escapar en menos de sesenta segundos. Los paneles solares aprovechan el poder del sol cuando los electrones se excitan a un nivel de energía más alto, dejando un vacío, o "agujero", detrás. Sin embargo, si un electrón se recombina con un agujero antes de llegar al electrodo, la energía cosechada se pierde, "robar" el dispositivo de eficiencia crítica.
Los métodos de microscopía disponibles en la actualidad son demasiado lentos para atrapar a los malhechores en el acto. Entonces, el equipo de Osaka utilizó microscopía de fuerza electrostática (EFM), en el que un diminuto, La punta vibrante en voladizo se vuelve sensible a las cargas eléctricas que pasan debajo de ella. EFM todavía suele ser demasiado lento para observar electrones y agujeros en movimiento, pero su innovación clave fue aplicar pulsos láser sincronizados que golpean la muestra en el mismo punto de oscilación del voladizo. Al alterar el tiempo de retardo entre el inicio del ciclo y el pulso láser, pudieron crear una película con fotogramas tan rápidos como 300 nanosegundos. "Esta es la primera vez que alguien pudo combinar una resolución de tiempo de nanosegundos sin sacrificar el aumento, "dijo el autor principal Kento Araki.
Fig. 2. Imágenes de microscopía de fuerza electrostática de resolución temporal de películas delgadas fotovoltaicas orgánicas de dos capas. El paso de trama es de 300 ns. La película indica claramente que la carga generada en una superposición se disipa y el valle en el borde de la superposición aparece como la evolución en el tiempo después de la excitación de la luz pulsada. Crédito:Universidad de Osaka
Cuando los investigadores investigaron la "escena del crimen", pudieron obtener evidencia en video de la recombinación mientras estaba ocurriendo. Este método puede resultar extremadamente útil para diseñar paneles solares más eficientes al reducir las pérdidas de energía debidas a la recombinación. Según el autor principal Takuya Matsumoto, "la investigación también es potencialmente útil para el estudio de catalizadores o baterías que dependen de la activación de la luz".
El artículo, "Microscopía de fuerza electrostática de resolución temporal que utiliza la generación de carga sincronizada con la punta con excitación láser pulsada, "fue publicado en Física de las comunicaciones .
