(Phys.org) —A combinação de grafeno material maravilhoso com outros materiais impressionantes de espessura de um átomo poderia criar a próxima geração de células solares e dispositivos optoeletrônicos, cientistas revelaram.

Pesquisadores da Universidade de Manchester e da Universidade Nacional de Cingapura mostraram como a construção de heteroestruturas de várias camadas em uma pilha tridimensional pode produzir um fenômeno físico empolgante que explora novos dispositivos eletrônicos.

A descoberta, publicado em Ciência , pode levar à energia elétrica que percorre edifícios inteiros, gerada pela luz solar absorvida por suas paredes expostas; a energia pode ser usada à vontade para alterar a transparência e refletividade de luminárias e janelas, dependendo das condições ambientais, como temperatura e brilho.

O isolamento do grafeno, pelo Professor Andre Geim e Professor Kostya Novoselov da Universidade de Manchester em 2004, levou à descoberta de toda uma nova família de materiais com a espessura de um átomo.

O grafeno é o mais fino do mundo, material mais forte e condutor, e tem o potencial de revolucionar um grande número de aplicações diversas; desde smartphones e banda larga ultrarrápida até entrega de medicamentos e chips de computador.

O isolamento do grafeno também levou à descoberta de toda uma nova família de materiais com a espessura de um átomo.

Coletivamente, tais cristais 2D demonstram uma vasta gama de propriedades superlativas:de condutor a isolante, de opaco a transparente. Cada nova camada nessas pilhas adiciona novas funções interessantes, então as heteroestruturas são ideais para a criação de romance, dispositivos multifuncionais.

Um mais um é maior do que dois - as combinações de cristais 2D permitem que os pesquisadores alcancem uma funcionalidade não disponível em nenhum dos materiais individuais.

Os pesquisadores de Manchester e Cingapura expandiram a funcionalidade dessas heteroestruturas para optoeletrônica e fotônica. Ao combinar grafeno com monocamadas de dichalcogenetos de metais de transição (TMDC), os pesquisadores conseguiram criar dispositivos fotovoltaicos extremamente sensíveis e eficientes. Esses dispositivos podem ser potencialmente usados ​​como fotodetectores ultrassensíveis ou células solares muito eficientes.

Nestes dispositivos, camadas de TMDC foram imprensadas entre duas camadas de grafeno, combinando as propriedades emocionantes de ambos os cristais 2D. As camadas de TMDC atuam como absorvedores de luz muito eficientes e o grafeno como uma camada condutora transparente. Isso permite uma maior integração de tais dispositivos fotovoltaicos em mais complexos, mais heteroestruturas multifuncionais.

O professor Novoselov disse:"Estamos entusiasmados com a nova física e as novas oportunidades que nos são trazidas por heteroestruturas baseadas em cristais atômicos 2D. A biblioteca de cristais 2D disponíveis já é bastante rica, cobrindo um grande espaço de parâmetros.

"Essas heteroestruturas fotoativas adicionam novas possibilidades, e pavimentar o caminho para novos tipos de experimentos. À medida que criamos mais e mais heteroestruturas complexas, para que as funcionalidades dos dispositivos se tornem mais ricas, entrando no reino dos dispositivos multifuncionais. "

O pesquisador e principal autor da Universidade de Manchester, Dr. Liam Britnell, acrescentou:"Foi impressionante a rapidez com que passamos da ideia de tais heteroestruturas fotossensíveis para o dispositivo de trabalho. Funcionou praticamente desde o início e mesmo as estruturas mais não otimizadas mostraram características muito respeitáveis"

Professor Antonio Castro Neto, O Diretor do Centro de Pesquisa de Grafeno da Universidade Nacional de Cingapura acrescentou:"Fomos capazes de identificar a combinação ideal de materiais:TMDC muito fotossensível e grafeno opticamente transparente e condutor, que coletivamente criam um dispositivo fotovoltaico muito eficiente.

"Temos certeza de que, à medida que pesquisamos mais na área de cristais atômicos 2D, seremos capazes de identificar mais desses materiais complementares e criar heteroestruturas mais complexas com múltiplas funcionalidades. Este é realmente um campo aberto e iremos explorá-lo."

Dra. Cinzia Casiraghi, da Universidade de Manchester, acrescentou:"Heteroestruturas fotossensíveis abririam um caminho para outras heteroestruturas com novas funcionalidades. Além disso, no futuro, planejamos uma heteroestrutura mais barata e eficiente para aplicações fotovoltaicas. "