La deformación del MoS2 conduce a la observación del efecto flexo-fotovoltaico. Crédito:Jie Jiang, Jian Shi
Materiales optoelectrónicos que son capaces de convertir la energía de la luz en electricidad. y electricidad en luz, tienen aplicaciones prometedoras como emisores de luz, recolección de energía, y tecnologías de detección. Sin embargo, Los dispositivos fabricados con estos materiales a menudo están plagados de ineficacia, perdiendo energía útil significativa en forma de calor. Para romper los límites actuales de eficiencia, Se necesitan nuevos principios de conversión de luz-electricidad.
Por ejemplo, muchos materiales que exhiben propiedades optoelectrónicas eficientes están restringidos por la simetría de inversión, una propiedad física que limita el control de los ingenieros de los electrones en el material y sus opciones para diseñar dispositivos novedosos o eficientes. En una investigación publicada hoy en Nanotecnología de la naturaleza , un equipo de científicos e ingenieros de materiales, dirigido por Jian Shi, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en el Instituto Politécnico Rensselaer, usó un gradiente de deformación para romper esa simetría de inversión, creando un fenómeno optoelectrónico novedoso en el material prometedor disulfuro de molibdeno (MoS 2 )-por primera vez.
Para romper la simetría de inversión, el equipo colocó un óxido de vanadio (VO 2 ) alambre debajo de una hoja de MoS 2 . El disulfuro de molibdeno es un material flexible, Shi dijo, por lo que deformó su forma original para seguir la curva del VO 2 cable, creando un degradado dentro de su celosía de cristal. Imagínese lo que sucedería si colocara una hoja de papel sobre un lápiz que está sobre una mesa. La tensión variada creada en el papel es como el gradiente de deformación formado en el MoS 2 enrejado.
Ese gradiente Shi dijo, rompe la simetría de inversión del material y permite manipular los electrones que viajan dentro del cristal. La foto-respuesta única observada cerca del gradiente de deformación permite que una corriente fluya a través del material. Se conoce como efecto flexo-fotovoltaico, y podría aprovecharse para diseñar optoelectrónica novedosa y / o de alta eficiencia.
"Esta es la primera demostración de tal efecto en este material, "Shi dijo." Si tenemos una solución que no crea calor durante la conversión de fotones-electricidad, entonces se podrían mejorar los dispositivos o circuitos electrónicos ".
El óxido de vanadio es muy sensible a la temperatura, por lo que el equipo también pudo demostrar que el efecto flexo-fotovoltaico provocó una dependencia de la temperatura en el sitio donde el MoS 2 y VO 2 los materiales se encuentran, cambiando el gradiente de la celosía en consecuencia.
"Este descubrimiento sugiere un principio novedoso que podría utilizarse para la teledetección térmica, "dijo Jie Jiang, investigador postdoctoral en el laboratorio de Shi y primer autor de este artículo.
Lo que el equipo pudo demostrar aquí, Shi dijo, no solo muestra una gran promesa para este material, pero también sugiere el potencial de usar este enfoque en la ingeniería de otros materiales con propiedades optoelectrónicas favorables que están plagadas de simetría de inversión.
