Garrafas, embalagem, mobiliário, peças de automóveis ... todas em plástico. Hoje temos dificuldade em imaginar nossas vidas sem este material chave que revolucionou a tecnologia no século passado. Há um otimismo generalizado na comunidade científica de que o grafeno proporcionará avanços de mudança de paradigma semelhantes nas próximas décadas. Telefones celulares que dobram, painéis solares transparentes e flexíveis, computadores extrafinos ... a lista de aplicações potenciais é interminável. Cientistas, As indústrias e a Comissão Europeia estão tão convencidas do potencial do grafeno para revolucionar a economia mundial que prometem uma injeção de € 1.000 milhões em pesquisas com o grafeno.
A descoberta mais recente publicada em Física da Natureza e feito por pesquisadores do Institute of Photonic Science (ICFO), em colaboração com o Massachusetts Institute of Technology, EUA, Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros, Alemanha, e Graphenea S.L. Donostia-San Sebastian, Espanha, demonstrar que o grafeno é capaz de converter um único fóton que absorve em vários elétrons que poderiam conduzir a corrente elétrica (elétrons excitados) - uma descoberta muito promissora que torna o grafeno um importante material alternativo para tecnologias de detecção e coleta de luz, agora baseado em semicondutores convencionais como o silício.
"Na maioria dos materiais, um fóton absorvido gera um elétron, mas no caso do grafeno, vimos que um fóton absorvido é capaz de produzir muitos elétrons excitados, e, portanto, gerar sinais elétricos maiores ", explica Frank Koppens, líder do grupo no ICFO. Esse recurso torna o grafeno um bloco de construção ideal para qualquer dispositivo que dependa da conversão de luz em eletricidade. Em particular, ele permite detectores de luz eficientes e, potencialmente, também células solares que podem coletar energia de luz de todo o espectro solar com menor perda.
O experimento consistia em enviar um número conhecido de fótons com energias diferentes (cores diferentes) para uma monocamada de grafeno. "Vimos que fótons de alta energia (por exemplo, violeta) são convertidos em um número maior de elétrons excitados do que fótons de baixa energia (por exemplo, infravermelho). A relação observada entre a energia do fóton e o número de elétrons excitados gerados mostra que o grafeno converte luz em eletricidade com eficiência muito alta. Embora já tenha sido especulado que o grafeno tem potencial para a conversão de luz em eletricidade, agora descobriu-se que é ainda mais adequado do que o esperado! ", explica Tielrooij, pesquisador do ICFO.
Embora existam alguns problemas para aplicativos diretos, como a baixa absorção do grafeno, o grafeno tem o potencial de causar mudanças radicais em muitas tecnologias que atualmente são baseadas em semicondutores convencionais. “Era sabido que o grafeno é capaz de absorver um espectro muito grande de cores claras. No entanto, agora sabemos que uma vez que o material tenha absorvido a luz, a eficiência de conversão de energia é muito alta. Nosso próximo desafio será encontrar maneiras de extrair a corrente elétrica e aumentar a absorção do grafeno. Assim, poderemos projetar dispositivos de grafeno que detectam a luz de forma mais eficiente e podem até mesmo levar a células solares mais eficientes ”, conclui Koppens.
