p Associado a visitas infelizes ao dentista, "cavidade" significa outra coisa no ramo da física conhecido como óptica. p Simplificando, uma cavidade óptica é um arranjo de espelhos que permite que feixes de luz circulem em caminhos fechados. Essas cavidades nos ajudam a construir coisas como lasers e fibras ópticas usadas para comunicações.

p Agora, uma equipe de pesquisa internacional levou o conceito ainda mais longe, desenvolvendo uma "nanocavidade" óptica que aumenta a quantidade de luz que os semicondutores ultrafinos absorvem. O avanço pode levar a, entre outras coisas, células fotovoltaicas mais potentes e câmeras de vídeo mais rápidas; também pode ser útil para dividir a água usando a energia da luz, que poderia ajudar no desenvolvimento de combustível de hidrogênio.

p O time, composta por professores e alunos da Universidade de Buffalo e duas universidades chinesas, apresentou suas descobertas em 24 de fevereiro na revista Materiais avançados .

p "Estamos apenas arranhando a superfície, mas o trabalho preliminar que fizemos é muito promissor, "disse Qiaoqiang Gan, PhD, autor principal e professor assistente de engenharia elétrica da UB. "Esse avanço pode levar a grandes avanços na coleta e conversão de energia, segurança e outras áreas que irão beneficiar a humanidade. "

p Os semicondutores são a base da eletrônica moderna. Eles funcionam manipulando o fluxo de energia em dispositivos eletrônicos. O material semicondutor mais comum, silício, é usado para fazer microchips para telefones celulares, computadores e outros dispositivos eletrônicos.

p A indústria acompanhou a demanda por produtos menores, dispositivos optoeletrônicos mais finos e poderosos, em parte, diminuindo o tamanho dos semicondutores usados ​​nesses dispositivos.

p O problema, Contudo, é que esses semicondutores ultrafinos não absorvem luz tão bem quanto os semicondutores em massa convencionais. Portanto, há uma troca intrínseca entre a capacidade de absorção óptica dos semicondutores ultrafinos e sua capacidade de gerar eletricidade.

p Como resultado, pesquisadores em todo o mundo estão tentando encontrar maneiras de aumentar a quantidade de luz que os semicondutores ultrafinos podem absorver. Pesquisadores da Universidade de Harvard recentemente tiveram vários graus de sucesso ao combinar filmes finos de germânio, outro semicondutor comum, em uma superfície dourada.

p "Embora os resultados sejam impressionantes, ouro está entre os metais mais caros, "disse Suhua Jiang, professor associado de ciência dos materiais na Universidade Fudan na China. "Nós ilustramos uma nanocavidade, feito com alumínio ou outros metais esbranquiçados e ligas que são muito mais baratos, pode ser usado para aumentar a quantidade de luz que os materiais semicondutores absorvem. "

p A nanocavidade consiste em, de baixo para cima:alumínio, óxido de alumínio e germânio. No experimento, a luz passou pelo germânio, que tem 1,5 a 3 nanômetros de espessura, e circulou em um caminho fechado através do óxido de alumínio e alumínio.

p A taxa de absorção atingiu um pico de 90 por cento, com o germânio absorvendo cerca de 80% da luz azul-esverdeada e o alumínio absorvendo o resto. Isso é ideal, disse Haomin Song, Candidato a PhD em engenharia elétrica na UB e o primeiro autor do artigo, porque a maior parte da luz permanece dentro do material semicondutor.

p “A nanocavidade tem muitas aplicações potenciais. Por exemplo, pode ajudar a aumentar a quantidade de luz que as células solares são capazes de coletar; pode ser implantado em sensores de câmera, como aqueles usados ​​para fins de segurança que requerem uma resposta de alta velocidade. Ele também tem propriedades que podem ser úteis para a divisão fotocatalítica da água, o que poderia ajudar a tornar o combustível de hidrogênio uma realidade, "Song disse.

p Antes que isso aconteça, Contudo, mais pesquisas devem ser feitas, especialmente no que se refere a como o semicondutor transformaria a luz em energia em oposição a calor.

p O grupo de pesquisa de Gan está colaborando com Alexander Cartwright, PhD, Professor de engenharia elétrica da UB e vice-presidente de pesquisa e desenvolvimento econômico, e Mark Swihart, PhD, Professor de engenharia química e biológica da UB, para desenvolver dispositivos ultrafinos de captação de energia.

p Gan também está trabalhando com Hao Zeng, PhD, Professor associado de física da UB, para estudar seu efeito na fotocatálise.