Un semimetal de Weyl recientemente descubierto ofrece la mayor conversión intrínseca de luz en electricidad de cualquier material, un equipo internacional dirigido por un grupo de investigadores de Boston College informa hoy en la revista Materiales de la naturaleza .

El descubrimiento se basa en un aspecto único del material donde los electrones pueden separarse por su quiralidad, o destreza, similar al ADN. Los hallazgos pueden ofrecer una nueva ruta hacia la generación eficiente de electricidad a partir de la luz, así como para detección térmica o química.

"Descubrimos que el semimetal de Weyl arseniuro de tantalio, tiene un efecto fotovoltaico masivo colosal, un intrínseco, o no lineal, generación de corriente a partir de la luz más de diez veces mayor que nunca antes lograda, "dijo el profesor asociado de física de Boston College Kenneth Burch, un autor principal del artículo, titulado "Colosal efecto fotovoltaico a granel del infrarrojo medio en un semimetal Weyl tipo I".

"Además, esto está en el régimen de infrarrojo medio, lo que significa que este material también se puede utilizar para detección química o térmica, así como la recuperación de calor residual, "Añadió Burch.

Típicamente, la luz se convierte en electricidad creando un campo eléctrico incorporado en un semiconductor, Dijo Burch. "Esto se logra mediante la modulación química, y da como resultado un límite superior fundamental para la eficiencia potencial, conocido como límite Shockley-Queisser ".

El enfoque alternativo adoptado por el equipo exploró la explotación de la mano de los electrones en el material para generar intrínsecamente corriente continua a través de la mezcla no lineal de las ondas de luz, Dijo Burch.

Por lo general, este enfoque ha sido demasiado pequeño para ser útil. Pero los investigadores se dieron cuenta recientemente de que está estrechamente relacionado con las propiedades topológicas de los electrones. Eso provocó predicciones de que lo único, El comportamiento similar al ADN de los electrones en los semimetales de Weyl podría producir enormes efectos no lineales.

"Nos centramos en responder si los semimetales de Weyl cumplen con las predicciones de grandes respuestas intrínsecas no lineales para generar corriente, "dijo Burch, coautor del artículo con Philip Moll de Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, y Ni Ni de UCLA.

Agregó que el equipo se sorprendió por la magnitud del efecto electrónico, que fue provocada por un nuevo enfoque de fabricación.

"El tamaño del efecto fue mucho mayor de lo que soñamos, ", dijo Burch." Un grupo anterior del MIT descubrió que su respuesta estaba dominada por térmicas, o extrínseco, condiciones, nuestro uso de los dispositivos fabricados por haces de iones enfocados y la simetría nos permitió descubrir el efecto fotovoltaico a granel colosal a temperatura ambiente ".

Burch dijo que el equipo está trabajando para determinar el "punto óptimo" para el efecto, específicamente cuál es la configuración ideal del dispositivo y la longitud de onda de la luz.