p (Phys.org) - Às vezes, para responder a grandes questões, você precisa começar pequeno, muito pequeno. Cientistas da Iniciativa de Imagem Química do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico fizeram exatamente isso quando analisaram o seleneto de cádmio, ou CdSe, pontos quânticos. Os pontos quânticos são partículas de tamanho nanométrico que têm propriedades ópticas e eletrônicas diferentes de seus materiais a granel. A equipe mostrou como o tamanho e o ambiente alteram inesperadamente a estrutura dos pontos. Compreender a química envolvida nessas pequenas transformações tem aplicações em células solares híbridas, onde melhorar a mobilidade de elétrons pode, em última análise, aumentar sua eficiência geral e capacidade de contribuir para as necessidades de energia da nação. p A maioria dos estudos de pontos quânticos se concentra em melhorar o transporte e a coleta de carga e a eficiência das células solares, mas poucos se concentram na mecânica química subjacente. Este estudo foi o primeiro a examinar como o ambiente circundante e o tamanho induzem quimicamente mudanças na estrutura dos pontos quânticos semicondutores. Em última análise, elucidar as interações químicas e de estrutura eletrônica dos pontos quânticos de CdSe ilustrará os mecanismos que farão avançar as tecnologias de células solares híbridas.

p "Como as células solares híbridas têm grande potencial em aplicações comerciais, a maioria das pessoas começa observando a eficiência geral da célula, e a compreensão fundamental das interações da estrutura química e eletrônica está sendo negligenciada, "disse o Dr. Ajay Karakoti, um cientista do PNNL e o principal autor do estudo. "Estamos tentando entender as interações fundamentais. Queremos ter certeza de que a integridade química e estrutural não mude. Neste caso, ele fez. Isso foi inesperado."

p Várias imagens, espectroscopia, e instrumentos de difração na EMSL foram usados ​​para realizar este trabalho. Os instrumentos incluíam difração de micro raios-X, Espectroscopia de fotoelétrons de raios-X, e espectroscopia de absorção e emissão ultravioleta-visível. Karakoti e o co-autor, Dr. Ponnusamy Nachimuthu, foram rápidos em explicar que a facilidade do usuário EMSL simplificou o acesso aos diversos conjuntos de instrumentação e habilidades do pessoal necessários para suas pesquisas. A combinação da espectroscopia com a imagem forneceu a assinatura química junto com a distribuição espacial dos elementos.

p Embora eles tenham inicialmente conduzido seu estudo usando pontos quânticos de CdSe em seu ambiente nativo e moldados em um wafer de silício, este foi um pequeno passo em direção a exames mais detalhados de pontos quânticos incorporados em uma matriz de polímero. Com base nesta pesquisa, a equipe expandiu seu foco na determinação da fonte de estados de defeito em pontos quânticos CdSe com tamanho decrescente e seu papel na transformação de fase, as estruturas eletrônicas, e os alinhamentos da banda.