(Phys.org) - La combinación de grafeno, material maravilloso, con otros materiales asombrosos de un átomo de espesor, podría crear la próxima generación de células solares y dispositivos optoelectrónicos. los científicos han revelado.

Investigadores de la Universidad de Manchester y la Universidad Nacional de Singapur han demostrado cómo la construcción de heteroestructuras de múltiples capas en una pila tridimensional puede producir un fenómeno físico emocionante que explora nuevos dispositivos electrónicos.

El gran avance publicado en Ciencias , podría conducir a la energía eléctrica que hace funcionar edificios enteros generada por la luz solar absorbida por sus paredes expuestas; la energía se puede utilizar a voluntad para cambiar la transparencia y la reflectividad de las luminarias y las ventanas en función de las condiciones ambientales, como temperatura y brillo.

El aislamiento del grafeno, por el profesor Andre Geim y el profesor Kostya Novoselov, premios Nobel de la Universidad de Manchester, en 2004, condujo al descubrimiento de toda la nueva familia de materiales de un átomo de espesor.

El grafeno es el más delgado del mundo material más resistente y conductor, y tiene el potencial de revolucionar una gran cantidad de aplicaciones diversas; desde teléfonos inteligentes y banda ancha ultrarrápida hasta suministro de medicamentos y chips de computadora.

El aislamiento del grafeno también condujo al descubrimiento de una familia completamente nueva de materiales de un átomo de espesor.

Colectivamente, Estos cristales 2D demuestran una amplia gama de propiedades superlativas:desde conductivas hasta aislantes, de opaco a transparente. Cada nueva capa en estas pilas agrega nuevas funciones emocionantes, por lo que las heteroestructuras son ideales para crear novedosos, dispositivos multifuncionales.

Uno más uno es mayor que dos:las combinaciones de cristales 2D permiten a los investigadores lograr una funcionalidad que no está disponible en ninguno de los materiales individuales.

Los investigadores de Manchester y Singapur ampliaron la funcionalidad de estas heteroestructuras a la optoelectrónica y la fotónica. Al combinar grafeno con monocapas de dicalcogenuros de metales de transición (TMDC), los investigadores pudieron crear dispositivos fotovoltaicos extremadamente sensibles y eficientes. Estos dispositivos podrían usarse potencialmente como fotodetectores ultrasensibles o células solares muy eficientes.

En estos dispositivos, capas de TMDC se intercalaban entre dos capas de grafeno, combinando las emocionantes propiedades de ambos cristales 2D. Las capas de TMDC actúan como absorbentes de luz muy eficientes y el grafeno como capa conductora transparente. Esto permite una mayor integración de dichos dispositivos fotovoltaicos en más complejos, heteroestructuras más multifuncionales.

El profesor Novoselov dijo:"Estamos entusiasmados con la nueva física y las nuevas oportunidades que nos brindan las heteroestructuras basadas en cristales atómicos 2D. La biblioteca de cristales 2D disponibles ya es bastante rica, cubriendo un gran espacio de parámetros.

"Estas heteroestructuras fotoactivas añaden nuevas posibilidades, y allanar el camino para nuevos tipos de experimentos. A medida que creamos heteroestructuras cada vez más complejas, para que las funcionalidades de los dispositivos se enriquezcan, entrando en el ámbito de los dispositivos multifuncionales ".

El investigador y autor principal de la Universidad de Manchester, el Dr. Liam Britnell, añadió:"Fue impresionante lo rápido que pasamos de la idea de estas heteroestructuras fotosensibles al dispositivo de trabajo. Funcionó prácticamente desde el principio e incluso las estructuras menos optimizadas mostraron características muy respetables".

Profesor Antonio Castro Neto, El director del Centro de Investigación de Grafeno de la Universidad Nacional de Singapur añadió:"Pudimos identificar la combinación ideal de materiales:TMDC muy fotosensible y grafeno ópticamente transparente y conductor". que colectivamente crean un dispositivo fotovoltaico muy eficiente.

"Estamos seguros de que a medida que investiguemos más en el área de los cristales atómicos 2D seremos capaces de identificar más materiales complementarios y crear heteroestructuras más complejas con múltiples funcionalidades. Este es realmente un campo abierto y lo exploraremos".

Dra. Cinzia Casiraghi, de la Universidad de Manchester, añadió:"Las heteroestructuras fotosensibles abrirían un camino para otras heteroestructuras con nuevas funcionalidades. Además, en el futuro planeamos una heteroestructura más barata y eficiente para aplicaciones fotovoltaicas ".