p Futuras células solares ultrafinas e fontes de luz podem ter suas superfícies cobertas por minúsculas trincheiras, depois que os pesquisadores do A * STAR descobriram que tais estruturas aumentam a eficiência em quatro ordens de magnitude. p Joel Yang do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais fez parte de uma colaboração internacional que alcançou 20, Aumento de 000 vezes na fotoluminescência de uma camada de disseleneto de tungstênio com um átomo de espessura, montando-o em uma superfície de ouro padronizada com trincheiras estreitas.

p O disseleneto de tungstênio é promissor para ultra-sensíveis, sensores de luz ultrafinos, células solares e diodos emissores de luz, devido à sua capacidade de absorver luz e reemitir em uma frequência diferente. No entanto, esse efeito ocorre apenas para uma única camada de átomo, portanto, sua eficiência é muito baixa - a maior parte da luz passa direto.

p A inspiração de Yang foi montar a camada em uma superfície de ouro e prender a energia da luz na interface das duas camadas na forma de plasmons de superfície. Para aumentar a absorção da luz, eles adicionaram trincheiras à camada de ouro sob o disseleneto de tungstênio.

p "Foi muito surpreendente que um aprimoramento tão grande pudesse ser possível, "diz Yang.

p A chave era combinar o tamanho da trincheira com a energia, de modo que os plasmons ficassem presos nas trincheiras por meio de um processo ressonante conhecido como efeito Purcell.

p A equipe iluminou a amostra com 633 nanômetros e mediu a saída em 750 nanômetros. Eles encontraram trincheiras de 12 nm de largura em um padrão de grade com espaçamento de 200 nanômetros que deu a maior fotoluminescência - 20, 000 vezes mais do que uma camada nua de disseleneto de tungstênio.

p Para criar a estrutura, a equipe gravou um cristal de silício muito plano para criar uma grade de cristas. Em seguida, eles depositaram uma camada de ouro sobre o silício e, em seguida, a descascaram para revelar trincheiras onde as cristas haviam estado.

p "A estreiteza das trincheiras e a planura do filme de metal são importantes, "Yang diz." Qualquer aspereza irá interagir de forma prejudicial com o material bidimensional. "

p O ouro foi imerso em água e uma película de disseleneto de tungstênio flutuou na superfície da água. O ouro foi então lentamente retirado da solução, emergindo com a camada fina por cima.

p A estrutura simples tem muitas vantagens, disse Yang. "Toda a superfície fica exposta ao usuário, o que torna mais fácil para pesquisas futuras, como funcionalizar a superfície com produtos químicos ou adicionar eletrodos ".

p Também é mais fácil de fabricar do que outros dispositivos plasmônicos, que requerem uma segunda camada acima da camada fina, criando um sanduíche.