Los investigadores han encontrado por primera vez un mecanismo de estrechamiento de la banda prohibida cuántica en el que la absorción UV de los puntos cuánticos de grafeno y las nanopartículas de TiO2 pueden extenderse fácilmente al rango de la luz visible.

Tal mecanismo puede permitir el diseño de una nueva clase de materiales compuestos para captación de luz y optoelectrónica.

Dr. Qin Li, Profesor Asociado en el Centro de Micro y Nanotecnología de Ingeniería Ambiental y Queensland, dice que la aplicación en la vida real de esto sería celdas solares pintables de alta eficiencia y purificación de agua con luz solar.

"Dondequiera que haya abundante sol, podemos cepillar este nanomaterial para recolectar energía solar y crear agua limpia, " ella dice.

"Este mecanismo puede ser extremadamente importante para la recolección de luz. Lo que es más importante es que hemos encontrado una manera fácil de lograrlo, para hacer que un material absorbente de rayos ultravioleta se convierta en un absorbente de luz visible al reducir la banda prohibida ".

La luz visible constituye el 43 por ciento de la energía solar en comparación con solo el 5 por ciento que posee la luz ultravioleta.

Se han realizado grandes esfuerzos para mejorar la absorción de la luz visible por titania o desarrollar materiales sensibles a la luz visible en general.

Métodos utilizados para titania, incluido el dopaje con iones metálicos, dopaje de carbono, El dopaje y la hidrogenación con nitrógeno normalmente requieren condiciones rigurosas para obtener el TiO2 modificado, como temperatura elevada o presión alta.

En su innovador artículo publicado en Comunicaciones químicas , una revista de la Royal Society of Chemistry, los investigadores observaron que cuando las partículas de TiO2 se mezclan con puntos cuánticos de grafeno, el compuesto resultante absorbe la luz visible mediante un mecanismo de estrechamiento de la banda prohibida cuántica.

"Estábamos muy emocionados de descubrir esto:cuando dos materiales absorbentes de UV, a saber, puntos cuánticos de TiO2 y grafeno, fueron mezclados juntos, comenzaron a absorber en el rango visible, más significativamente, la banda prohibida se puede ajustar por el tamaño de los puntos cuánticos de grafeno, "dice el Dr. Li.

"Llamamos al fenómeno 'estrechamiento de banda prohibida cuántica confinada' y este mecanismo puede ser aplicable a todos los semiconductores, cuando están vinculados con puntos cuánticos de grafeno. La sintonización flexible de la banda prohibida es extremadamente deseable en dispositivos basados ​​en semiconductores ".

Este trabajo ha sido seleccionado para aparecer en la portada interior de Comunicaciones químicas hoy (14 de julio). El trabajo del equipo sobre el mecanismo de fluorescencia de los puntos cuánticos de grafeno también ha aparecido recientemente en Nanoescala .