p Um caminho potencial para identificar imperfeições e melhorar a qualidade dos nanomateriais para uso em células solares de próxima geração surgiu de uma colaboração da Universidade de Oregon e pesquisadores da indústria. p Para aumentar a eficiência de coleta de luz de células solares além do limite de silício de cerca de 29 por cento, os fabricantes têm usado camadas de nanocristais semicondutores sintetizados quimicamente. As propriedades dos pontos quânticos produzidos são manipuladas pelo controle do processo sintético e da estrutura química da superfície.

p Este processo, Contudo, cria imperfeições nos estados de armadilha de formação de superfície que limitam o desempenho do dispositivo. Até recentemente, as melhorias na qualidade da produção dependem do feedback fornecido por técnicas tradicionais de caracterização que investigam as propriedades médias de um grande número de pontos quânticos.

p “Queremos usar esses materiais em dispositivos reais, mas eles ainda não estão otimizados, "disse o co-autor Christian F. Gervasi, um aluno de doutorado da UO.

p Em seu estudo, detalhado no Journal of Physical Chemistry Letters , pesquisadores investigaram estados eletrônicos de nanocristais de sulfeto de chumbo. Usando um microscópio de tunelamento de varredura especialmente projetado, pesquisadores criaram mapas em escala atômica da densidade de estados em nanocristais individuais. Isso permitiu que eles identificassem as energias e a localização de armadilhas de carga associadas a defeitos na estrutura da superfície nanocristal que são prejudiciais à propagação de elétrons.

p O microscópio foi projetado no laboratório do co-autor George V. Nazin, um professor do Departamento de Química e Bioquímica da UO. Seu uso foi descrito em artigo anterior da mesma revista, em que os membros do laboratório de Nazin foram capazes de visualizar as estruturas internas de ondas eletrônicas presas por cargas eletrostáticas externas em nanotubos de carbono.

p "Essa tecnologia é muito legal, "disse Peter Palomaki, cientista sênior da Voxtel Nanophotonics e co-autor do novo artigo. "Quando você realmente se aprofunda na ciência em um nível muito fundamental, esse problema sempre foi uma questão em aberto. Este artigo é apenas a ponta do iceberg em termos de ser capaz de entender o que está acontecendo. "

p O insight, ele disse, deve ajudar os fabricantes a ajustar sua síntese de nanocristais usados ​​em uma variedade de dispositivos eletrônicos. Co-autor Thomas Allen, também um cientista sênior da Voxtel, concordou. O projeto começou depois que Allen ouviu Gervasi e Nazin discutindo as capacidades do microscópio.

p "Queríamos ver o que o microscópio poderia realizar, e acontece que nos dá muitas informações sobre os estados de armadilha e a profundidade dos estados de armadilha em nossos pontos quânticos, "disse Allen, que ingressou na Voxtel após completar o Programa de Estágio Industrial no Instituto de Ciência de Materiais da UO. "As informações nos ajudarão a ajustar a química do ligante para fazer melhores dispositivos para energia fotovoltaica, detectores e sensores. "

p Os estados de armadilha vistos pelo microscópio neste projeto podem explicar porque as células solares baseadas em nanopartículas ainda não foram comercializadas, Nazin disse.

p “As nanopartículas nem sempre são estáveis. É um problema fundamental. Quando você sintetiza algo nessa escala, não necessariamente obtém a mesma estrutura para todos os pontos quânticos. Trabalhar na escala atômica pode produzir grandes variações nos estados eletrônicos. Nossa ferramenta nos permite ver esses estados diretamente e fornecer feedback sobre os materiais. "