p (PhysOrg.com) - A curiosidade científica básica foi recompensada de maneiras inesperadas quando os pesquisadores da Rice University, investigando a física fundamental dos nanomateriais, descobriram uma nova tecnologia que poderia melhorar drasticamente os painéis de energia solar. p A pesquisa é descrita em um novo artigo desta semana na revista. Ciência .

p "Estamos fundindo a óptica de antenas em nanoescala com a eletrônica de semicondutores, "disse a pesquisadora-chefe Naomi Halas, Stanley C. Moore, professor de Engenharia Elétrica e da Computação, de Rice. "Não há uma maneira prática de detectar diretamente a luz infravermelha com silício, mas mostramos que é possível se você casar o semicondutor com uma nanoantena. Esperamos que esta técnica seja usada em novos instrumentos científicos para detecção de luz infravermelha e para células solares de alta eficiência. "

p Mais de um terço da energia solar da Terra chega na forma de luz infravermelha. Mas o silício - o material que é usado para converter a luz do sol em eletricidade na grande maioria dos painéis solares de hoje - não consegue capturar a energia da luz infravermelha. Cada semicondutor, incluindo silício, tem um "bandgap" onde a luz abaixo de uma certa frequência passa diretamente pelo material e é incapaz de gerar uma corrente elétrica. Ao anexar uma nanoantena de metal ao silício, onde a pequena antena é especialmente ajustada para interagir com a luz infravermelha, a equipe do Rice mostrou que poderia estender a faixa de frequência para geração de eletricidade no infravermelho. Quando a luz infravermelha atinge a antena, cria um "plasmon, "uma onda de energia que se espalha pelo oceano de elétrons livres da antena. O estudo dos plasmons é uma das especialidades da Halas, e o novo artigo resultou de uma pesquisa básica em física de plasmons que começou em seu laboratório anos atrás.

p Sabe-se que os plasmons se decompõem e perdem sua energia de duas maneiras; eles emitem um fóton de luz ou convertem a energia da luz em calor. O processo de aquecimento começa quando o plasmon transfere sua energia para um único elétron - um elétron "quente". Mark Knight, estudante de pós-graduação da Rice, autor principal do artigo, junto com o físico teórico de Rice, Peter Nordlander, seu aluno de graduação Heidar Sobhani, e Halas começou a projetar um experimento para detectar diretamente os elétrons quentes resultantes do decaimento do plasmon.

p Padronizar uma nanoantena metálica diretamente em um semicondutor para criar uma "barreira Schottky, "Knight mostrou que a luz infravermelha que atinge a antena resultaria em um elétron quente que poderia saltar a barreira, que cria uma corrente elétrica. Isso funciona para luz infravermelha em frequências que, de outra forma, passariam diretamente pelo dispositivo.

p "Os diodos de nanoantena que criamos para detectar elétrons quentes gerados por plasmon já são muito bons em coletar luz infravermelha e transformá-la diretamente em eletricidade, "Knight disse." Estamos ansiosos para ver se esta expansão da captação de luz para frequências infravermelhas resultará diretamente em células solares de maior eficiência. "