A deformação do MoS2 leva à observação do efeito flexo-fotovoltaico. Crédito:Jie Jiang, Jian Shi
Materiais optoeletrônicos que são capazes de converter a energia da luz em eletricidade, e eletricidade em luz, têm aplicações promissoras como emissoras de luz, coleta de energia, e tecnologias de detecção. Contudo, dispositivos feitos desses materiais são frequentemente afetados pela ineficiência, perdendo energia útil significativa como calor. Para quebrar os limites atuais de eficiência, novos princípios de conversão luz-eletricidade são necessários.
Por exemplo, muitos materiais que exibem propriedades optoeletrônicas eficientes são restringidos por simetria de inversão, uma propriedade física que limita o controle dos engenheiros sobre os elétrons do material e suas opções para projetar dispositivos novos ou eficientes. Em pesquisa publicada hoje em Nature Nanotechnology , uma equipe de cientistas e engenheiros de materiais, liderado por Jian Shi, professor associado de ciência de materiais e engenharia do Rensselaer Polytechnic Institute, usou um gradiente de deformação para quebrar essa simetria de inversão, criando um novo fenômeno optoeletrônico no material promissor dissulfeto de molibdênio (MoS 2 )-pela primeira vez.
Para quebrar a simetria de inversão, a equipe colocou um óxido de vanádio (VO 2 ) fio sob uma folha de MoS 2 . O dissulfeto de molibdênio é um material flexível, Shi disse, então ele deformou sua forma original para seguir a curva do VO 2 arame, criando um gradiente dentro de sua estrutura cristalina. Imagine o que aconteceria se você colocasse um pedaço de papel sobre um lápis que estava sobre uma mesa. A tensão variada criada no papel é como o gradiente de deformação formado no MoS 2 treliça.
Esse gradiente, Shi disse, quebra a simetria de inversão do material e permite que os elétrons que viajam dentro do cristal sejam manipulados. A foto-resposta única observada perto do gradiente de deformação permite que uma corrente flua através do material. É conhecido como efeito flexo-fotovoltaico, e poderia ser aproveitado para projetar optoeletrônica inovadora e / ou de alta eficiência.
“Esta é a primeira demonstração de tal efeito neste material, "Shi disse." Se tivermos uma solução que não crie calor durante a conversão fóton-eletricidade, então, os dispositivos ou circuitos eletrônicos poderiam ser melhorados. "
O óxido de vanádio é muito sensível à temperatura, então a equipe também foi capaz de demonstrar que o efeito flexo-fotovoltaico causou dependência da temperatura no local onde o MoS 2 e VO 2 materiais se encontram - mudando o gradiente da rede de acordo.
"Esta descoberta sugere um novo princípio que poderia ser usado para sensoriamento térmico remoto, "disse Jie Jiang, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Shi e o primeiro autor deste artigo.
O que a equipe conseguiu demonstrar aqui, Shi disse, não só mostra uma grande promessa para este material, mas também sugere o potencial de usar tal abordagem na engenharia de outros materiais com propriedades optoeletrônicas favoráveis que são atormentadas por simetria de inversão.
