Un material híbrido orgánico-inorgánico puede ser el futuro de tecnologías más eficientes que puedan generar electricidad a partir de luz o calor o dispositivos que emitan luz a partir de electricidad.

El profesor asistente de la Facultad de Ingeniería de FAMU-FSU Shangchao Lin ha publicado un nuevo artículo en la revista ACS Nano que predice cómo un material híbrido orgánico-inorgánico llamado perovskitas de haluro organometálico podría ser más flexible mecánicamente que el silicio existente y otros materiales inorgánicos utilizados para las células solares, dispositivos termoeléctricos y diodos emisores de luz.

En un estudio separado, Lin descubrió que también podrían ser más eficientes energéticamente.

"Estamos abordando esto desde una perspectiva teórica, ", Dijo Lin." Nadie ha examinado realmente las propiedades mecánicas y térmicas de este nuevo material y cómo podría usarse ".

A través de simulaciones matemáticas, Lin descubrió que las perovskitas híbridas orgánico-inorgánicas deberían ser extremadamente maleables y flexibles. Aunque muchos investigadores han analizado las perovskitas para tecnologías energéticas, no creían que fueran viables para ciertos dispositivos debido a su estructura cristalina. Los científicos pensaron que se romperían si se usaran para algo como un panel solar.

Sin embargo, Lin descubrió que se predice que las perovskitas híbridas se fracturarán lentamente a través de una transición cristalina a amorfa, lo que los haría muy tolerantes a los daños.

Antes de una falla mecánica, podrían absorber el doble de energía elástica de la carga externa que los materiales utilizados actualmente en los dispositivos electrónicos, como silicio y arseniuro de galio.

En un artículo anterior publicado en la revista Materiales funcionales avanzados , Lin y su equipo predijeron que las perovskitas híbridas poseen una conductividad térmica muy baja debido al componente orgánico. Esto podría convertirlos en materiales ideales para la conversión de energía termoeléctrica de alta eficiencia.

Específicamente, su trabajo sugirió que las perovskitas híbridas son dos veces más eficientes que el material termoeléctrico de última generación actual, telururo de bismuto, que es muy caro y está compuesto por elementos de tierras raras.

"La asombrosa eficiencia de conversión de energía encontrada en las perovskitas híbridas las ha puesto en la frontera del descubrimiento de materiales, "Lin dijo." Aún más emocionante, Las células solares híbridas basadas en perovskitas son cuatro veces más eficientes, en términos de rendimiento cuántico, que los basados ​​en polímeros. También son tan eficientes como los actuales, las células solares convencionales basadas en silicio, pero son mucho más flexibles y más baratas de fabricar a partir de una fase de solución a través de un procedimiento muy similar a la impresión por inyección de tinta ".

Lin espera seguir estos dos estudios trabajando en equipo con químicos experimentales, científicos de materiales e ingenieros de dispositivos que podrían poner a prueba su marco teórico.

"Los materiales computacionales por diseño serán una poderosa herramienta de predicción para que los investigadores de FSU y otras universidades e industrias la utilicen a medida que avanzan en este campo, " él dijo.