Forskere viser, at grafen er yderst effektivt til at omdanne lys til elektricitet

Flasker, emballage, møbel, bildele ... alle lavet af plastik. I dag har vi svært ved at forestille os vores liv uden dette nøglemateriale, der revolutionerede teknologien i løbet af det sidste århundrede. Der er stor optimisme i det videnskabelige samfund om, at grafen vil give lignende paradigmeskiftende fremskridt i de kommende årtier. Mobiltelefoner, der foldes, gennemsigtige og fleksible solpaneler, ekstra tynde computere ... listen over potentielle applikationer er uendelig. Videnskabsfolk, industrier og Europa -Kommissionen er så overbeviste om grafens potentiale til at revolutionere verdensøkonomien, at de lover en indsprøjtning på 1.000 millioner euro i grafenforskning.

Den seneste opdagelse offentliggjort i Naturfysik og lavet af forskere ved Institute of Photonic Science (ICFO), i samarbejde med Massachusetts Institute of Technology, USA, Max Planck Institute for Polymer Research, Tyskland, og Graphenea S.L. Donostia-San Sebastian, Spanien, demonstrere, at grafen er i stand til at omdanne en enkelt foton, som den absorberer, til flere elektroner, der kan drive elektrisk strøm (spændte elektroner) - en meget lovende opdagelse, der gør grafen til et vigtigt alternativt materiale til lysdetektering og høstteknologier, nu baseret på konventionelle halvledere som silicium.

"I de fleste materialer, en absorberet foton genererer en elektron, men i tilfælde af grafen, vi har set, at en absorberet foton er i stand til at producere mange ophidsede elektroner, og genererer derfor større elektriske signaler "forklarer Frank Koppens, gruppeleder på ICFO. Denne funktion gør grafen til en ideel byggesten til enhver enhed, der er afhængig af at konvertere lys til elektricitet. I særdeleshed, det muliggør effektive lysdetektorer og potentielt også solceller, der kan høste lysenergi fra hele solspektret med lavere tab.

Eksperimentet bestod i at sende et kendt antal fotoner med forskellige energier (forskellige farver) på et monolag af grafen. "Vi har set, at højenergifotoner (f.eks. Violet) omdannes til et større antal ophidsede elektroner end lavenergifotoner (f.eks. Infrarøde). Det observerede forhold mellem fotonergien og antallet af genererede ophidsede elektroner viser, at grafen omdanner lys til elektricitet med meget høj effektivitet. Selvom det allerede var spekuleret i, at grafen rummer potentiale for lys-til-elektricitetskonvertering, det viser sig nu, at det er endnu mere egnet end forventet! ”forklarer Tielrooij, forsker ved ICFO.

Selvom der er nogle problemer med direkte applikationer, såsom grafens lave absorption, grafen har potentiale til at forårsage radikale ændringer i mange teknologier, der i øjeblikket er baseret på konventionelle halvledere. "Det var kendt, at grafen er i stand til at absorbere et meget stort spektrum af lyse farver. Men nu ved vi, at når materialet har absorberet lys, energiomsætningseffektiviteten er meget høj. Vores næste udfordring vil være at finde måder at udtrække den elektriske strøm på og forbedre optagelsen af ​​grafen. Så vil vi være i stand til at designe grafenenheder, der registrerer lys mere effektivt og potentielt endda kan føre til mere effektive solceller. "Slutter Koppens.