El seleniuro de tungsteno (WSe2) y el fósforo negro (BP) no exhiben un comportamiento electrónico polarizado hasta que se combinan de manera que sus estructuras se superponen. Crédito:© 2021 Ideue et al.
Por primera vez, Los investigadores han descubierto una forma de obtener la polaridad y el comportamiento fotovoltaico de ciertos materiales no fotovoltaicos, materiales atómicamente planos (2D). La clave está en la forma especial en que se disponen los materiales. El efecto resultante es diferente de, y potencialmente superior a, el efecto fotovoltaico que se encuentra comúnmente en las células solares.
La energía solar se considera una tecnología clave en el alejamiento de los combustibles fósiles. Los investigadores continuamente innovan medios más eficientes para generar energía solar. Y muchas de estas innovaciones provienen del mundo de la investigación de materiales. El investigador asociado Toshiya Ideue del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Tokio y su equipo están interesados en las propiedades fotovoltaicas de los materiales 2D y sus interfaces donde estos materiales se encuentran.
"Muy a menudo, Las interfaces de múltiples materiales 2D exhiben propiedades diferentes a los cristales individuales por sí solos, ", dijo Ideue." Hemos descubierto que dos materiales específicos que normalmente no exhiben ningún efecto fotovoltaico lo hacen cuando se apilan de una manera muy particular ".
Los dos materiales son seleniuro de tungsteno (WSe 2 ) y fósforo negro (BP), ambos tienen diferentes estructuras cristalinas. Originalmente, Ambos materiales son apolares (no tienen una dirección de conducción preferida) y no generan una fotocorriente bajo la luz. Sin embargo, Ideue y su equipo descubrieron que apilando hojas de WSe 2 y BP juntos de la manera correcta, la muestra exhibió polarización, y cuando se arrojó una luz sobre el material, generó una corriente. El efecto tiene lugar incluso si el área de iluminación está lejos de los electrodos en cualquier extremo de la muestra; esto es diferente de cómo funciona el efecto fotovoltaico ordinario.
Bajo iluminación láser, el material en capas genera una corriente. Crédito:© 2021 Ideue et al.
La clave de este comportamiento es la forma en que WSe 2 y BP están alineados. La estructura cristalina de BP tiene reflejos, o espejo, simetría en un plano, mientras que WSe 2 tiene tres ejes de simetría especular. Cuando las líneas de simetría de los materiales se alinean, la muestra gana polaridad. Este tipo de apilamiento de capas es un trabajo delicado, pero también revela a los investigadores nuevas propiedades y funciones que no podrían predecirse con solo mirar la forma ordinaria de los materiales.
“El mayor desafío para nosotros será encontrar una buena combinación de materiales 2D con mayor eficiencia de generación eléctrica y también estudiar el efecto de cambiar los ángulos de las pilas, ", dijo Ideue." Pero es muy gratificante descubrir propiedades emergentes nunca antes vistas de los materiales. Ojalá, algún día esta investigación podría mejorar los paneles solares. Nos gustaría explorar más propiedades y funcionalidades sin precedentes en los nanomateriales ".
El estudio se publica en Ciencias .
