p Um trio de pesquisadores da Universidade Estadual de Dakota do Norte e da Universidade de Dakota do Sul se voltou para a modelagem de computador para ajudar a decidir qual dos dois materiais concorrentes deve ter seu dia no sol como a tecnologia de coleta de energia em nanoescala de futuros painéis solares - pontos quânticos ou nanofios. p Andrei Kryjevski e seus colegas, Dimitri Kilin e Svetlana Kilina, relatório no AIP Publishing's Jornal de energia renovável e sustentável que usaram modelos de química computacional para prever as propriedades eletrônicas e ópticas de três tipos de estruturas de silício em nanoescala (bilionésimo de metro) com uma aplicação potencial para coleta de energia solar:um ponto quântico, cadeias unidimensionais de pontos quânticos e um nanofio. A capacidade de absorver luz é substancialmente aumentada em nanomateriais em comparação com aqueles usados ​​em semicondutores convencionais. Determinar qual forma - pontos quânticos ou nanofio - maximiza essa vantagem foi o objetivo do experimento numérico conduzido pelos três pesquisadores.

p "Usamos a Teoria do Funcional da Densidade, uma abordagem computacional que nos permite prever propriedades eletrônicas e ópticas que refletem o quão bem as nanopartículas podem absorver luz, e como essa eficácia é afetada pela interação entre os pontos quânticos e a desordem em suas estruturas, "Kryjevski disse." Por aqui, podemos prever como os pontos quânticos, As cadeias de pontos quânticos e os nanofios se comportarão na vida real antes mesmo de serem sintetizados e suas propriedades de trabalho verificadas experimentalmente. "

p As simulações feitas por Kryjevski, Kilin e Kilina indicaram que a absorção de luz por cadeias de pontos quânticos de silício aumenta significativamente com o aumento das interações entre as nanoesferas individuais na cadeia. Eles também descobriram que a absorção de luz por cadeias de pontos quânticos e nanofios depende fortemente de como a estrutura está alinhada em relação à direção dos fótons que a atingem. Finalmente, os pesquisadores aprenderam que a desordem da estrutura atômica nas nanopartículas amorfas resulta em uma melhor absorção de luz com energias mais baixas em comparação com os nanomateriais de base cristalina.

p "Com base em nossas descobertas, acreditamos que colocar os pontos quânticos amorfos em uma matriz ou mesclá-los em um nanofio são os melhores conjuntos para maximizar a eficiência dos nanomateriais de silício para absorver a luz e transportar carga através de um sistema fotovoltaico, "Kryjevski disse." No entanto, nosso estudo é apenas o primeiro passo em uma investigação computacional abrangente das propriedades dos conjuntos de pontos quânticos semicondutores.

p "As próximas etapas são construir modelos mais realistas, como pontos quânticos maiores com suas superfícies cobertas por ligantes orgânicos e simulam os processos que ocorrem nas células solares reais, " ele adicionou.