Quando a luz de frequência específica atinge um cristal semicondutor, é absorvido e produz excitação, um estado de alta energia. Em células solares, esta energia é convertida em eletricidade. Em cristais bidimensionais, que consistem em apenas algumas camadas atômicas, os chamados "excitons" são os protagonistas desses processos. Essas excitações consistem em uma partícula de carga positiva e outra de carga negativa. Ainda, cristais bidimensionais hospedam uma multiplicidade de excitons, tornando difícil distinguir os tipos de excitons em situações específicas. Pesquisadores da TU Dresden, em colaboração com uma equipe internacional, agora identificaram a natureza dos excitons intercamadas em cristais bidimensionais. Suas descobertas foram publicadas no jornal Física da Natureza .

Os cristais bidimensionais são uma espécie de "sanduíche" feito de camadas únicas de dissulfeto de molibdênio e disseleneto de tungstênio. Cada camada tem uma espessura de apenas três átomos. No laboratório, as camadas são empilhadas uma a uma. "O que torna os excitons intercamadas tão especiais são as duas partículas carregadas sendo separadas no espaço. Foi assumido que a positiva está localizada no disseleneto de tungstênio e a negativa no dissulfeto de molibdênio, "diz o Dr. Jens Kunstmann da cadeira de Química Teórica da TU Dresden." Agora fomos capazes de mostrar que partículas de carga positiva podem ser encontradas em ambas as camadas, e daí, os excitons intercamadas estão ligados uns aos outros de uma maneira muito mais forte do que se presumia anteriormente. "

Grupos teóricos e experimentais colaboraram no decorrer desta colaboração global. O grupo de Dresden contribuiu com cálculos teóricos e análises em cooperação com o Prof. Andrey Chaves da Universidade Federal do Ceará em Fortaleza, Brasil, e Prof. David R. Reichman, da Columbia University, em Nova York. Os experimentos foram conduzidos pelo grupo do Prof. Tobias Korn da Universität Regensburg. Entre eles estavam Fabian Mooshammer e Philipp Nagler, que contribuíram com esta pesquisa no decorrer de suas teses de mestrado e doutorado.

“Ainda estamos no começo, ainda não sabemos ao certo como são os excitons intercamadas em outros cristais bidimensionais, "Dr. Kunstmann diz." Mas somos fascinados por esses excitons de qualquer maneira. A separação espacial das cargas pode permitir a condensação de excitons a um estado quântico macroscópico, bem como a construção de células solares altamente eficientes. "