Um semimetal Weyl recentemente descoberto oferece a maior conversão intrínseca de luz em eletricidade de qualquer material, uma equipe internacional liderada por um grupo de pesquisadores do Boston College relata hoje na revista Materiais da Natureza .

A descoberta é baseada em um aspecto único do material onde os elétrons podem ser separados por sua quiralidade, ou lateralidade - semelhante ao DNA. As descobertas podem oferecer um novo caminho para a geração eficiente de eletricidade a partir da luz, bem como para detecção térmica ou química.

"Descobrimos que o arsenieto de tântalo semimetal Weyl, tem um efeito fotovoltaico em massa colossal - um efeito intrínseco, ou não linear, geração de corrente de luz mais de dez vezes maior do que já alcançada anteriormente, "disse o Professor Associado de Física do Boston College, Kenneth Burch, um autor principal do artigo, intitulado "Efeito fotovoltaico colossal no infravermelho médio em um semimetal Weyl tipo I".

"Além disso, é no regime de infravermelho médio, o que significa que este material também pode ser usado para detecção química ou térmica, bem como recuperação de calor residual, "Burch acrescentou.

Tipicamente, a luz é convertida em eletricidade criando um campo elétrico embutido em um semicondutor, Burch disse. "Isso é conseguido por meio da modulação química, e resulta em um limite superior fundamental para a eficiência potencial - conhecido como limite de Shockley-Queisser. "

A abordagem alternativa adotada pela equipe explorou a exploração da destreza dos elétrons no material para gerar intrinsecamente corrente contínua por meio da mistura não linear das ondas de luz, Burch disse.

Normalmente, essa abordagem é muito pequena para ser útil. Mas pesquisadores perceberam recentemente que ele está intimamente ligado às propriedades topológicas dos elétrons. Isso levou a previsões de que o único, O comportamento semelhante ao DNA dos elétrons em semimetais de Weyl pode produzir enormes efeitos não lineares.

"Nós nos concentramos em responder se os semimetais de Weyl estão de acordo com as previsões de grandes, respostas não lineares intrínsecas para gerar corrente, "disse Burch, co-autor do artigo com Philip Moll da Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, e Ni Ni da UCLA.

Ele acrescentou que a equipe ficou surpresa com a magnitude do efeito eletrônico, que foi provocada por uma nova abordagem de fabricação.

"O tamanho do efeito foi muito maior do que sonhamos, "disse Burch." Um grupo anterior do MIT descobriu que sua resposta foi dominada por térmicas, ou extrínseco, termos, nosso uso de dispositivos fabricados com feixe de íons focado e simetria nos permitiu descobrir o efeito fotovoltaico colossal em massa em temperatura ambiente. "

Burch disse que a equipe está trabalhando para determinar o "ponto ideal" para o efeito, especificamente qual é a configuração ideal do dispositivo e o comprimento de onda da luz.