(Phys.org) - A veces para responder preguntas importantes, tienes que empezar con algo pequeño, muy pequeño. Los científicos de la Iniciativa de imágenes químicas del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico hicieron precisamente eso cuando analizaron el seleniuro de cadmio, o CdSe, puntos cuánticos. Los puntos cuánticos son partículas de tamaño nanométrico que tienen diferentes propiedades ópticas y electrónicas que sus materiales a granel. El equipo mostró cómo el tamaño y el entorno alteran inesperadamente la estructura de los puntos. Comprender la química involucrada en estas pequeñas transformaciones tiene aplicaciones en células solares híbridas, donde la mejora de la movilidad de los electrones puede, en última instancia, mejorar su eficiencia general y su capacidad para contribuir a las necesidades energéticas de la nación.
La mayoría de los estudios de puntos cuánticos se centran en mejorar el transporte y la recogida de carga y la eficiencia de las células solares. pero pocos se centran en la mecánica química subyacente. Este estudio fue el primero en examinar cómo el entorno y el tamaño circundantes inducen químicamente cambios en la estructura de los puntos cuánticos de semiconductores. Por último, El esclarecimiento de las interacciones químicas y de la estructura electrónica de los puntos cuánticos de CdSe ilustrará los mecanismos que harán avanzar las tecnologías de células solares híbridas.
"Dado que las células solares híbridas tienen un gran potencial en aplicaciones comerciales, la mayoría de las personas comienzan por observar la eficiencia general de la celda, y se está pasando por alto la comprensión fundamental de las interacciones de la estructura química y electrónica, "dijo el Dr. Ajay Karakoti, un científico de PNNL y autor principal del estudio. "Estamos tratando de comprender las interacciones fundamentales. Queremos asegurarnos de que la integridad química y estructural no cambie. En este caso, lo hizo. Eso fue inesperado."
Comprender la química involucrada en estas pequeñas transformaciones tiene aplicaciones en células solares híbridas, donde la mejora de la movilidad de los electrones puede, en última instancia, mejorar su eficiencia general y su capacidad para contribuir a las necesidades energéticas de la nación.
Varias imágenes, espectroscopia, y se utilizaron instrumentos de difracción en EMSL para realizar este trabajo. Los instrumentos incluían micro difracción de rayos X, Espectroscopía de fotoelectrones de rayos X, y espectroscopía de emisión y absorción ultravioleta-visible. Karakoti y el coautor, el Dr. Ponnusamy Nachimuthu, se apresuraron a explicar que la instalación del usuario de EMSL simplificaba el acceso a la diversa instrumentación y los conjuntos de habilidades del personal necesarios para su investigación. La combinación de la espectroscopia con imágenes proporcionó la firma química junto con la distribución espacial de los elementos.
Si bien inicialmente llevaron a cabo su estudio utilizando puntos cuánticos CdSe en su entorno nativo y emitidos en una oblea de silicio, este fue un pequeño paso hacia exámenes más detallados de puntos cuánticos incorporados en una matriz de polímero. Sobre la base de esta investigación, el equipo ha ampliado su enfoque para determinar la fuente de estados de defecto en puntos cuánticos de CdSe con tamaño decreciente y su papel en la transformación de fase, las estructuras electrónicas, y las alineaciones de bandas.
