Os cientistas descobriram uma nova maneira de controlar a luz emitida por semicondutores de cristal exóticos, o que poderia levar a células solares mais eficientes e outros avanços na eletrônica, de acordo com um estudo conduzido por Rutgers na revista Materiais Hoje .

Sua descoberta envolve cristais chamados perovskitas híbridos, que consistem em materiais orgânicos e inorgânicos interligados, e eles têm se mostrado uma grande promessa para uso em células solares. A descoberta também pode levar a novos displays eletrônicos, sensores e outros dispositivos ativados por luz e trazem maior eficiência a um custo menor para a fabricação de optoeletrônica, que aproveitam a luz.

A equipe liderada por Rutgers descobriu uma nova maneira de controlar a luz (conhecida como fotoluminescência) emitida quando as perovskitas são excitadas por um laser. A intensidade da luz emitida por um cristal híbrido de perovskita pode ser aumentada em até 100 vezes simplesmente ajustando a voltagem aplicada a um eletrodo na superfície do cristal.

"Para o melhor de nosso conhecimento, esta é a primeira vez que a fotoluminescência de um material foi reversivelmente controlada em um grau tão amplo com voltagem, "disse o autor sênior Vitaly Podzorov, professor do Departamento de Física e Astronomia da Escola de Artes e Ciências da Rutgers University-New Brunswick. "Anteriormente, para mudar a intensidade da fotoluminescência, você tinha que mudar a temperatura ou aplicar uma pressão enorme a um cristal, o que era complicado e caro. Podemos fazer isso simplesmente dentro de um pequeno dispositivo eletrônico em temperatura ambiente. "

Semicondutores como essas perovskitas têm propriedades que ficam entre as dos metais que conduzem eletricidade e os isolantes não condutores. Sua condutividade pode ser ajustada em uma faixa muito ampla, tornando-os indispensáveis ​​para toda a eletrônica moderna.

"Todos os maravilhosos aparelhos eletrônicos modernos e tecnologias de que desfrutamos hoje, seja um smartphone, um stick de memória, poderosas telecomunicações e a internet, câmeras ou supercomputadores de alta resolução, tornaram-se possíveis em grande parte devido às décadas de pesquisas meticulosas em física de semicondutores, "Podzorov disse.

Compreender a fotoluminescência é importante para projetar dispositivos que controlam, gerar ou detectar luz, incluindo células solares, Luzes LED e sensores de luz. Os cientistas descobriram que defeitos nos cristais reduzem a emissão de luz e a aplicação de voltagem restaura a intensidade da fotoluminescência.

As perovskitas híbridas são mais eficientes e muito mais fáceis e baratas de fazer do que as células solares à base de silício comerciais padrão, e o estudo pode ajudar a levar ao seu uso generalizado, Podzorov disse. Uma próxima etapa importante seria investigar diferentes tipos de materiais de perovskita, o que pode levar a materiais melhores e mais eficientes nos quais a fotoluminescência pode ser controlada em uma faixa mais ampla de intensidades ou com voltagem menor, ele disse.