p Aproveitar a energia da luz solar pode ser tão simples quanto ajustar as propriedades ópticas e eletrônicas dos óxidos de metal no nível atômico, fazendo um cristal artificial ou super-rede "sanduíche", diz um pesquisador da Binghamton University em um novo estudo publicado na revista Revisão Física B . p "Os óxidos de metal são baratos, abundante e 'verde, '"disse Louis Piper, professor assistente de física na Binghamton University. "E como o estudo provou, bastante versátil. Com o toque certo, óxidos de metal podem ser adaptados para atender a todos os tipos de necessidades, o que é uma boa notícia para aplicações tecnológicas, especificamente na geração de energia e monitores de tela plana. "

p É assim que funciona:semicondutores são uma classe importante de materiais entre metais e isoladores. Eles são definidos pelo tamanho de sua lacuna de banda, que representa a energia necessária para excitar um elétron da camada ocupada para uma camada não ocupada, onde pode conduzir eletricidade. A luz visível cobre uma faixa de elétron-volts de 1 (infravermelho) a 3 (ultravioleta). Para condutores transparentes, uma grande lacuna de banda é necessária, enquanto para fotossíntese artificial, uma lacuna de banda correspondente à luz verde é necessária. Os óxidos de metal fornecem um meio de ajustar o gap.

p Mas, embora os óxidos de metal sejam muito bons na condução de elétrons, eles são péssimos condutores de "orifícios". Os buracos referem-se à ausência de elétrons, e pode conduzir carga positiva. Para maximizar seu potencial tecnológico, especialmente para fotossíntese artificial e eletrônica invisível, óxidos de metal condutores de orifícios são necessários.

p Sabendo disso, Piper começou a estudar sistemas de óxidos metálicos em camadas, que podem ser combinados para 'dopar' seletivamente (substituir um pequeno número de um tipo de átomo no material), ou 'tune' (controlar o tamanho do gap). Trabalhos recentes revelaram que uma super-rede de óxidos de cobre condutores de dois buracos poderia cobrir todo o espectro solar. O objetivo é melhorar o desempenho usando alternativas de metal ambientalmente benignas e baratas.

p Por exemplo, o óxido de índio é um dos óxidos mais amplamente utilizados na produção de revestimentos para telas planas e células solares. Ele pode conduzir elétrons muito bem e é transparente. Mas também é raro e muito caro. A pesquisa atual de Piper visa o uso de camadas de óxido de estanho muito mais baratas para obter a condução de elétrons e lacunas com transparência óptica.

p Mas de acordo com Piper, sua pesquisa mostra que uma luva não serve para todos os fins.

p "Vai ser um caso de trabalho sério de detetive, "disse Piper." Estamos trabalhando em um mundo onde a física e a química se sobrepõem. E chegamos ao limite teórico de nossos cálculos e processos fundamentais. Agora precisamos auditar esses cálculos e ver onde estão faltando coisas. Acredito que encontraremos essas peças que faltam brincando com óxidos de metal. "

p Reforçando as "partes boas" dos óxidos de metal e minimizando os pontos difíceis, A Piper está convencida de que o desenvolvimento de novos e excitantes tipos de óxidos de metal que podem ser adaptados para aplicações específicas estão bem ao nosso alcance.

p "Estamos falando de armazenamento de bateria, células de combustível, tecnologia de tela de toque e todos os tipos de interruptores de computador, "disse Piper." Estamos no meio de uma corrida do ouro muito importante e é muito emocionante fazer parte dessa corrida para ficar rico. Mas primeiro temos que descobrir o que não sabemos antes de podermos descobrir o que fazemos. Uma coisa é certa:óxidos de metal são a chave. E acredito que nós, da Binghamton University, podemos contribuir para esses esforços fazendo boa ciência e adotando uma abordagem moralmente consciente. "