p O nitreto de carbono polimérico é um material orgânico com propriedades optoeletrônicas interessantes. Como um fotocatalisador barato, pode ser usado para facilitar a separação da água usando a luz solar. A cooperação agora investigou pela primeira vez como a luz cria portadores de carga nesta classe de materiais e estabeleceu detalhes sobre a mobilidade de carga e tempos de vida. Eles descobriram características surpreendentes em suas investigações que fornecem perspectivas para novas aplicações, em conjunto com o grafeno, por exemplo. p Nitretos de carbono poliméricos são compostos orgânicos sintetizados para formar um pó amarelo de uma miríade de nanocristais. A estrutura cristalina se assemelha à da grafite porque os grupos de nitreto de carbono são quimicamente ligados apenas em camadas, enquanto apenas as forças fracas de Van der Waals fornecem coesão entre essas camadas. Já se sabia que a luz é capaz de criar um par elétron-buraco nessa classe de materiais. Portanto, já houve inúmeras tentativas de empregar nitretos de carbono poliméricos como fotocatalisadores econômicos para separação de água movida a energia solar. Contudo, os níveis de eficiência até agora permaneceram comparativamente baixos.

p Light cria portadores de carga

p Agora, uma equipe chefiada pelo Dr. Christoph Merschjann (HZB e Freie Universität Berlin) e o Prof. Stefan Lochbrunner (Universidade de Rostock) investigou pela primeira vez com precisão os processos que ocorrem durante a separação de carga induzida por luz. "O resultado mais interessante foi que as cargas são basicamente transportadas ao longo de uma dimensão durante este processo, perpendicular às camadas semelhantes a grafite ", explica Merschjann. A luz cria um par elétron-buraco que subsequentemente migra em direções opostas. Usando espectroscopia de femtossegundo, bem como outros métodos espectroscópicos no domínio do tempo, os pesquisadores foram capazes de fazer as primeiras medições quantitativas de mobilidade e tempo de vida nos portadores de carga. Isso revelou que a mobilidade de carga atinge valores semelhantes aos de materiais semicondutores orgânicos convencionais. Além disso, os portadores de carga têm vida longa antes de se recombinarem novamente.

p Novo material para eletrônica orgânica

p Nitretos de carbono poliméricos não são apenas atóxicos e econômicos, eles também são extremamente duráveis ​​porque são quimicamente muito estáveis ​​e podem suportar temperaturas de até cerca de 500 ° C. Componentes feitos desses tipos de compostos podem, portanto, ser empregados em ambientes inadequados para a eletrônica orgânica de hoje. Merschjann encontra a perspectiva de cultivar esses compostos em substratos ordenados, como o grafeno, por exemplo, especialmente interessante. Isso ocorre porque o grafeno possui condutividade extremamente alta no plano, enquanto os nitretos de carbono conduzem principalmente perpendicularmente às folhas.

p “Os nitretos de carbono não precisam temer a competição com materiais semicondutores orgânicos convencionais. tipos completamente novos de componentes optoeletrônicos totalmente orgânicos podem ser construídos usando sua propriedade de serem semicondutores essencialmente unidimensionais, "Merschjann tem esperanças. Ele está atualmente trabalhando em medições diretas dos portadores de carga em um projeto de pesquisa financiado pela DFG na Freie Universität Berlin.