Cuando la luz de una frecuencia específica golpea un cristal semiconductor, se absorbe y produce excitación, un estado de energía superior. En células solares, esta energía se convierte en electricidad. En cristales bidimensionales, que constan de unas pocas capas atómicas, los llamados "excitones" son los protagonistas de estos procesos. Estas excitaciones consisten en una partícula de carga positiva y otra de carga negativa. Todavía, Los cristales bidimensionales albergan una multiplicidad de excitones, lo que dificulta distinguir los tipos de excitones en situaciones específicas. Investigadores de TU Dresden, en colaboración con un equipo internacional, Ahora han identificado la naturaleza de los excitones entre capas en cristales bidimensionales. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Física de la naturaleza .

Los cristales bidimensionales son una especie de "sándwich" hecho de capas individuales de disulfuro de molibdeno y diselenuro de tungsteno. Cada capa tiene un grosor de solo tres átomos. En el laboratorio, las capas se apilan una por una. "Lo que hace que los excitones entre capas sean tan especiales son las dos partículas cargadas que se separan en el espacio. Se asumió que la positiva se encuentra en el diselenuro de tungsteno y la negativa en el disulfuro de molibdeno. ", dice el Dr. Jens Kunstmann de la Cátedra de Química Teórica de TU Dresden." Ahora pudimos demostrar que las partículas de carga positiva se pueden encontrar en ambas capas, y de ahí, los excitones de la capa intermedia están unidos entre sí de una manera mucho más fuerte de lo que se suponía anteriormente ".

Grupos tanto teóricos como experimentales colaboraron en el transcurso de esta colaboración global. El grupo de Dresde contribuyó con cálculos y análisis teóricos en cooperación con el profesor Andrey Chaves de la Universidade Federal do Ceará en Fortaleza, Brasil, y el Prof. David R. Reichman de la Universidad de Columbia en Nueva York. Los experimentos fueron realizados por el grupo del profesor Tobias Korn de la Universität Regensburg. Entre ellos se encontraban Fabian Mooshammer y Philipp Nagler, quienes contribuyeron a esta investigación en el curso de sus tesis de maestría y doctorado.

"Todavía estamos al principio, todavía no sabemos con certeza cómo se ven los excitones entre capas en otros cristales bidimensionales, "Dice el Dr. Kunstmann." Pero estamos fascinados por estos excitones de todos modos. La separación espacial de las cargas podría permitir la condensación de excitones a un estado cuántico macroscópico, así como la construcción de células solares de alta eficiencia ".