Muestre las propiedades fotoeléctricas del polarizado | Noticias de Mirage

Materiales bidimensionales. Seleniuro de tungsteno (WSe2) Y el fósforo negro (BP) no exhibe un comportamiento electrónico polarizado hasta que se combinan de manera que sus estructuras se superponen. © 2021 IDEO et al.

Por primera vez, los investigadores han descubierto una forma de obtener la polaridad y el comportamiento fotoeléctrico de algunos materiales no ópticos y atómicamente planos (2D). La clave está en la forma especial en que están dispuestos los materiales. El efecto producido es diferente del efecto fotoeléctrico que prevalece en las células solares y puede ser superior a éste.

La energía solar es una tecnología esencial para alejarse de los combustibles fósiles. Los investigadores están innovando constantemente formas más eficientes de generar energía solar. Muchas de estas innovaciones provienen del mundo de la investigación de materiales. El investigador asociado Tosya Ido del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Tokio y su equipo están interesados ​​en las propiedades fotoeléctricas de los materiales bidimensionales y las interfaces donde se encuentran estos materiales.

“A menudo, múltiples interfaces de materiales 2D muestran propiedades diferentes a las de los cristales individuales por sí solos”, dijo Ideo. “Descubrimos que dos materiales específicos que no suelen presentar ningún efecto fotoeléctrico lo hacen cuando se apilan de una forma muy especial”.

Las dos sustancias son seleniuro de tungsteno (WSe2) Y fósforo negro (BP), ambos con estructuras cristalinas diferentes. Originalmente, ambos materiales son apolares (no tienen una dirección de conducción preferida) y no generan una corriente óptica bajo la luz. Sin embargo, Idio y su equipo encontraron esto apilando papeles de WSe2 Y BP juntos de la manera correcta, la muestra mostró polarización, y cuando se arrojó luz sobre el material, genera una corriente. El efecto ocurre incluso si la región de iluminación está lejos de los electrodos en cualquier extremo de la muestra; Esto es diferente de cómo funciona el efecto fotoeléctrico normal.

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Fondo blanco.  A la izquierda hay dos cuadrados dorados con un enrejado que cuelga entre ellos.  A la derecha, un gráfico con una línea verde ascendente y una línea baja negra.

Efecto fotoeléctrico. Bajo iluminación láser, el material en capas genera una corriente. © 2021 IDEO et al.

La clave de este comportamiento es el método WSe2 Y BP alineado. La estructura cristalina de BP tiene simetría reflejada o especular en un plano, mientras que WSe2 Tiene tres líneas de simetría especular. Cuando las líneas de simetría del material están alineadas, la muestra adquiere polaridad. Este tipo de estratificación es un trabajo delicado, pero también revela a los investigadores nuevas propiedades y funciones que no se pueden predecir con solo observar la forma normal de los materiales.

“El mayor desafío para nosotros será encontrar una buena combinación de materiales 2D con mayor eficiencia en la generación de electricidad y también estudiar el efecto de cambiar los ángulos de las pilas”, dijo Ido. “Pero es muy gratificante descubrir propiedades emergentes sin precedentes de los materiales. Con suerte, esta investigación algún día mejorará los paneles solares. Nos gustaría explorar más propiedades y funciones sin precedentes de los nanomateriales”.

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