p Pesquisadores do Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA desenvolveram nanopartículas de germânio com fotoluminescência melhorada, tornando-os materiais potencialmente melhores para células solares e sondas de imagem. A equipe de pesquisa descobriu que, ao adicionar estanho ao núcleo da nanopartícula de germânio, sua estrutura de rede combinou melhor com a estrutura de rede do revestimento de sulfeto de cádmio, que permite que as partículas absorvam mais luz. p “Para um material fotovoltaico, obviamente, absorver luz é a primeira parte e converter essa energia solar em energia elétrica é a segunda parte, "disse a cientista do Ames Laboratory Emily Smith." Então você quer um material que faça as duas coisas com eficiência. O germânio tem algumas características desejáveis ​​para materiais fotovoltaicos, mas, infelizmente, não absorve bem a luz. "

p Parte do problema é que a superfície externa das nanopartículas de germânio muda com o tempo, principalmente da oxidação. Trabalhos anteriores do grupo do cientista Javier Vela, do Ames Laboratory, descobriram que as nanopartículas de revestimento - comumente chamadas de passivação de superfície - melhoraram a capacidade das nanopartículas de absorver luz.

p "Na verdade, não estamos medindo a absorção, "Smith explicou, "medimos a luminescência - a quantidade de luz emitida depois que um fóton é absorvido."

p "O fato de o germânio não absorver bem a luz é uma maneira simples de dizer que é um material bandgap indireto, "Smith adicionou, "e estamos tentando fazer um material bandgap mais direto, aquele que absorve melhor a luz. "

p De acordo com a literatura de pesquisa, a adição de estanho parece melhorar as propriedades de absorção de luz do germânio. Contudo, os pesquisadores do Laboratório Ames descobriram que mesmo com a adição de estanho, as nanopartículas ainda exigiam um revestimento de superfície. Mas eles também descobriram que a relação entre a estrutura atômica do revestimento da superfície e o material do núcleo pode aumentar ainda mais a absorção de luz.

p O método específico usado é chamado de Adsorção e Reação de Camada de Íons Sucessivos ou 'SILAR', que foi adaptado pela primeira vez aos colóides do grupo IV há vários anos.

p "Temos desenvolvido a experiência necessária para cultivar núcleo / casca intrincados e outras nanopartículas bem definidas por muitos anos, "Vela disse, "Por meio de nossa colaboração com o grupo de Emily Smith, esperamos continuar fazendo incursões em nossa capacidade de manipular e direcionar fluxos de energia em nanoescala. "

p Usando imagens de microscopia eletrônica de transmissão e difração de raios-X em pó para estudar as características estruturais das nanopartículas e espectroscopias Raman e fotoluminescência para quantificar a tensão da rede e o comportamento da fotoluminescência, o grupo encontrou uma correlação entre a quantidade de estanho no núcleo e quão bem a estrutura do núcleo combinava com a da camada externa de sulfeto de cádmio.

p "Os átomos estão em um local muito específico dentro do núcleo do nanocristal e quando você aplica a casca ao redor do nanocristal, os átomos da casca podem não combinar perfeitamente com os átomos do núcleo, "Disse Smith." Com o germânio, único material usado anteriormente, o núcleo e a casca não combinavam perfeitamente. "

p "Quando estudamos as partículas de germânio-estanho, propusemos que funcionavam melhor porque o espaçamento dos átomos corresponde melhor ao espaçamento dos átomos que usamos na camada de revestimento, "ela disse." Fazendo isso, você está obtendo uma casca mais perfeita que é menos provável de causar mudanças químicas na superfície do núcleo das nanopartículas. "

p Outro uso potencial para este material, além da fotovoltaica, é que em microscopia ou imagem, os pesquisadores muitas vezes precisam "rotular" uma proteína ou outra característica com uma "sonda" de nanopartículas para torná-la mais iluminada e mais fácil de ver e estudar.

p Os resultados da pesquisa, "Nanocristais de Núcleo / Casca de Sulfeto de Germânio-Estanho / Cádmio com Fotoluminescência de Infravermelho Próximo Aprimorada, "foram publicados no jornal da American Chemical Society Química de Materiais .