(PhysOrg.com) - La curiosidad científica básica rindió frutos de formas inesperadas cuando los investigadores de la Universidad de Rice que investigaban la física fundamental de los nanomateriales descubrieron una nueva tecnología que podría mejorar drásticamente los paneles de energía solar.

La investigación se describe en un nuevo artículo de esta semana en la revista Ciencias .

"Estamos fusionando la óptica de las antenas a nanoescala con la electrónica de los semiconductores, "dijo la investigadora principal Naomi Halas, Profesor Stanley C. Moore de Rice en Ingeniería Eléctrica e Informática. "No existe una forma práctica de detectar directamente la luz infrarroja con silicio, pero hemos demostrado que es posible si unes el semiconductor a una nanoantena. Esperamos que esta técnica se utilice en nuevos instrumentos científicos para la detección de luz infrarroja y para células solares de mayor eficiencia ".

Más de un tercio de la energía solar de la Tierra llega en forma de luz infrarroja. Pero el silicio, el material que se utiliza para convertir la luz solar en electricidad en la gran mayoría de los paneles solares actuales, no puede capturar la energía de la luz infrarroja. Cada semiconductor, incluido el silicio, tiene una "banda prohibida" donde la luz por debajo de una cierta frecuencia pasa directamente a través del material y no puede generar una corriente eléctrica. Al unir una nanoantena metálica al silicio, donde la pequeña antena está especialmente sintonizada para interactuar con la luz infrarroja, el equipo de Rice demostró que podían extender el rango de frecuencia para la generación de electricidad al infrarrojo. Cuando la luz infrarroja llega a la antena, crea un "plasmón, "una onda de energía que se derrama a través del océano de electrones libres de la antena. El estudio de los plasmones es una de las especialidades de Halas, y el nuevo artículo fue el resultado de una investigación básica sobre la física de los plasmones que comenzó en su laboratorio hace años.

Se sabe que los plasmones se descomponen y ceden su energía de dos formas; emiten un fotón de luz o convierten la energía luminosa en calor. El proceso de calentamiento comienza cuando el plasmón transfiere su energía a un solo electrón, un electrón "caliente". Mark Knight, estudiante de posgrado de Rice, autor principal del artículo, junto con el físico teórico de Rice Peter Nordlander, su estudiante graduado Heidar Sobhani, y Halas se propuso diseñar un experimento para detectar directamente los electrones calientes resultantes de la desintegración del plasmón.

Modelar una nanoantena metálica directamente sobre un semiconductor para crear una "barrera Schottky, "Knight demostró que la luz infrarroja que golpea la antena daría como resultado un electrón caliente que podría saltar la barrera, que crea una corriente eléctrica. Esto funciona para la luz infrarroja en frecuencias que de otro modo pasarían directamente a través del dispositivo.

"Los nanoantenas-diodos que creamos para detectar electrones calientes generados por plasmones ya son bastante buenos para recolectar luz infrarroja y convertirla directamente en electricidad, ", Dijo Knight." Estamos ansiosos por ver si esta expansión de la captación de luz a frecuencias infrarrojas dará como resultado directamente células solares de mayor eficiencia ".