Investigadores del Instituto FOM AMOLF y el Instituto de Tecnología de California han descubierto un nuevo método para la generación de potenciales eléctricos utilizando luz. Con la ayuda de nanocircuitos de metal minuciosamente esculpidos, pudieron capturar la luz de manera eficaz y convertirla en un potencial eléctrico de 100 milivoltios. Los resultados de la investigación se publican el 30 de octubre en la revista Ciencias .

El equipo de AMOLF-Caltech, que ha trabajado juntos durante muchos años, llama al efecto recién descubierto el "efecto plasmoeléctrico". Albert Polman, líder de la parte AMOLF del equipo:"Esta es una forma completamente nueva de convertir la luz en electricidad. Ahora hemos demostrado que se puede generar un voltaje eléctrico; el siguiente paso es ver si también podemos recolectar corriente eléctrica y generar electricidad poder."

Pequeñas partículas de metales preciosos como el cobre, se sabe que la plata y el oro emiten espectros de colores si están iluminados. Un ejemplo muy conocido son las vidrieras de las iglesias antiguas en las que los colores están formados por pequeñas nanopartículas metálicas que se han encerrado en el vidrio. La luz que incide sobre estas partículas se convierte en plasmones:oscilaciones de los electrones libres en el metal. Eso da como resultado una fuerte absorción y difracción de ciertos colores de luz.

El equipo de AMOLF-Caltech investigó este proceso de absorción de luz en nanoestructuras metálicas creadas artificialmente. Los fabricaron con la ayuda de técnicas modernas de sala limpia. Iluminaron nanoesferas de oro con luz y descubrieron que surgía un potencial eléctrico negativo cuando estas esferas se iluminaban con luz azul. En cambio, descubrieron un potencial positivo en el caso de la luz roja. Los investigadores midieron el voltaje eléctrico usando una aguja ultrasensible que colocaron sobre las nanopartículas iluminadas.

Inspirado por este resultado inicial, el equipo fabricó nanocircuitos metálicos, formado por una matriz cuadrada con minúsculos orificios de 100 nanómetros de diámetro en una fina película de oro. Al igual que las nanopartículas, estas matrices exhibieron resonancias claras de plasmón, para lo cual la distancia entre los agujeros determinaba el color. Si los circuitos se iluminaran con un láser y el color de la luz cambiara gradualmente de azul a rojo, Primero surgió un potencial negativo (-100 milivoltios, luz azul) y posteriormente un potencial positivo (+100 milivoltios, luz roja).

Posteriormente, los investigadores desarrollaron un modelo teórico con el que se podrían describir bien los fenómenos medidos. La luz incidente provoca pequeñas fluctuaciones de temperatura que proporcionan una fuerza termodinámica para el intercambio de cargas eléctricas en el interruptor. Eso da como resultado los potenciales medidos.