p Silvija Gradečak tem grandes intenções para pequenos ingredientes. O professor associado de ciência e engenharia de materiais do MIT concentra-se na conversão de energia e coleta de luz por meio do uso de nanomateriais. É nessas escalas microscópicas que ela pode personalizar componentes individuais, fundir as partes, e criar um novo tipo de material. p O trabalho tem seus desafios:é preciso entender e equilibrar delicadamente as peças na escala atômica e, então, poder pegar as descobertas feitas no laboratório e aplicá-las a um espaço de trabalho maior.

p Mas também há grandes possibilidades:suas células solares podem absorver e usar mais luz solar. Suas lâmpadas poderiam durar mais, e seus dispositivos termoelétricos poderiam pegar o calor que de outra forma seria perdido e transformá-lo em energia. "Queremos mais eficiência, mais ecologicamente correto, e tecnologia mais barata com novos recursos, "Gradečak diz.

p Trabalho em espaços fechados

p Um benefício do uso de nanomateriais é sua escala, Gradečak diz. As dimensões confinadas são ideais para adaptar as propriedades dos elétrons, fótons, e prótons, proporcionando a chance de projetar componentes individuais em nanoescala e, usando métodos de síntese, controlar suas propriedades e desempenho. Por exemplo, alterando o tamanho e a composição dos nanomateriais, Gradečak pode mudar o gap de energia de um semicondutor, permitindo que fótons de diferentes energias sejam absorvidos em um novo tipo de célula solar.

p A pesquisa está em seus estágios iniciais, mas Gradečak diz que existe potencial para várias aplicações de colheita de luz, especificamente quando se trata de eficiência. Do jeito que está, dentro de uma hora, a Terra recebe luz solar suficiente para fornecer energia para um ano. O problema é que apenas uma parte da luz solar é usada com a tecnologia solar atual.

p As células de Gradečak podem ser personalizadas para absorver diferentes comprimentos de onda e compostas por vários tipos de nanomateriais - nanofios, nanopartículas, e grafeno - cada um com uma função específica no novo tipo de células solares. Os dispositivos podem ser colocados em edifícios e outras superfícies para levar em consideração as necessidades de uma aplicação específica e de uma determinada localização geográfica. Somando a isso, as novas células solares são flexíveis, leve, e transparente - as células não seriam limitadas em sua colocação, mas agora pode ser usado em superfícies curvas e móveis, como carros e roupas. "Colher luz solar seria uma questão de conveniência, " ela diz.

p Brincando com as cores

p Outro de seus projetos concentra-se no desenvolvimento de diodos emissores de luz:as fontes atuais de luz artificial podem durar mais e ser mais eficientes. Como diz Gradečak, eles geram mais calor do que luz. Existem lâmpadas baseadas em diodos semicondutores e já são mais eficientes, mas também são mais caros. Os nanofios podem ser a solução. Eles podem ser cultivados em uma variedade de substratos, reduzindo assim os custos, e não contêm os defeitos inerentes à tecnologia atual.

p O desafio de fabricar fontes de iluminação é produzir as mesmas cores e intensidades do sol, e torná-los confortáveis ​​para o olho humano. No laboratório de Gradečak, ela está projetando um dispositivo que é capaz de emitir verdes, blues, e tintos em proporções diferentes. Com nanotecnologia, ela pode sintonizar a lacuna de banda dos materiais e, conseqüentemente, alterar o comprimento de onda. Simultaneamente, ela está trabalhando em uma tecnologia que produz luz azul que se transforma em vermelhos e verdes em diferentes proporções com o uso de materiais de fósforo, que absorvem a luz azul e a reemitem em uma cor diferente.

p O principal desafio de fazer uma transição bem-sucedida é entender os nanocomponentes e fazê-los trabalhar juntos. Gradečak desenvolveu uma técnica de caracterização que pode determinar como a alteração da composição e morfologia dos nanomateriais altera as propriedades ópticas. Ou, como ela diz, "Quais são os botões que precisamos ajustar durante a síntese para obter uma funcionalidade específica?"

p Junto com isso, Gradečak está procurando maneiras de aumentar a flexibilidade e eficiência das células solares, particularmente através de eletrodos transparentes. É aqui que o uso do grafeno desempenha um papel fundamental. Atualmente, óxido de índio e estanho é o padrão da indústria, mas é caro. O grafeno tem uma camada de átomos de carbono, bem como a condutividade e flexibilidade necessárias. A questão que Gradečak continua a explorar é como depositar materiais no grafeno de forma a fazer a interface e produzir uma célula solar funcional.

p Controle de temperatura

p Um de seus outros projetos envolve o desenvolvimento de um dispositivo termoelétrico. Semelhante a uma célula solar, isso iria aproveitar a energia térmica e convertê-la em eletricidade. Por exemplo, o motor de um carro gera alta temperatura, mas a maior parte dessa energia é desperdiçada. Sua esperança é capturar esse calor e, por fim, usá-lo para alimentar os sistemas elétricos do veículo. Dando um passo adiante, células solares podem ser colocadas no mesmo carro para aquecê-lo ou resfriá-lo. "É um desenvolvimento que está no futuro, mas que abriria novas maneiras de como pensamos sobre energia, "Gradečak diz.

p Com todo o seu trabalho, um aspecto essencial é dominar a questão da escala. Ela está trabalhando com átomos de diferentes materiais. Cada um pode ser personalizado, mas brincar com um pode afetar os outros de maneiras incontáveis. A interação e o equilíbrio corretos podem ser encontrados, mas isso é apenas uma parte da equação. A próxima e necessária etapa no processo é pegar uma descoberta no laboratório que funcione a 1 polegada quadrada e traduzi-la para a vida real, prático, tamanho necessário à indústria, tudo preservando a qualidade e eficiência.

p "Os nanomateriais oferecem oportunidades interessantes, e entender como traduzir suas propriedades para a escala macroscópica é a chave para a escalabilidade e novas aplicações de energia que atualmente não existem, "Gradečak diz. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.