At skinne lidt lys ændrer metal til halvleder

Ved at blande deres ekspertise, to materialevidenskabelige ingeniører ved Washington University i St. Louis ændrede de elektroniske egenskaber af en ny klasse af materialer - blot ved at udsætte den for lys.

Med finansiering fra Washington University International Center for Advanced Renewable Energy and Sustainability (I-CARES), Parag Banerjee, PhD, og Srikanth Singamaneni, PhD, og begge adjunkter i materialevidenskab, samlet deres respektive forskningsområder.

Singamanenis ekspertiseområde er at lave små, småsten-lignende nanopartikler, især guld nanorods. Banerjees ekspertiseområde er at lave tynde film. De ønskede at se, hvordan egenskaberne af begge materialer ville ændre sig, når de kombineres.

Undersøgelsen blev offentliggjort online i august i ACS anvendte materialer og grænseflader .

Forskerholdet tog guld nanoroderne og lagde et meget tyndt tæppe af zinkoxid, en almindelig ingrediens i solcreme, på toppen for at skabe en komposit. Da de tændte lyset, de bemærkede, at kompositten var ændret fra en med metalliske egenskaber til en halvleder, et materiale, der delvist leder strøm. Halvledere er almindeligvis lavet af silicium og bruges i computere og næsten alle elektroniske enheder.

"Vi kalder det metal-til-halvleder switching, " siger Banerjee. "Dette er et meget spændende resultat, fordi det kan føre til muligheder inden for forskellige slags sensorer og enheder."

Banjeree siger, når de metalliske guld nanorods udsættes for lys, elektronerne inde i guldet bliver ophidsede og trænger ind i zinkoxidfilmen, som er en halvleder. Når zinkoxidet får disse nye elektroner, den begynder at lede elektricitet.

"Vi fandt ud af, at jo tyndere filmen er, jo bedre respons, " siger han. "Jo tykkere filmen er, svaret forsvinder. Hvor tynd? Omkring 10 nanometer, eller en 10 milliardtedel af en meter."

Andre forskere, der arbejder med solceller eller fotovoltaiske enheder, har bemærket en forbedring i ydeevnen, når disse to materialer kombineres, imidlertid, indtil nu, ingen har brudt det ned for at finde ud af, hvordan det sker, siger Banerjee.

"Hvis vi begynder at forstå mekanismen for ladningsledning, vi kan begynde at tænke på applikationer, " siger han. "Vi tror, ​​der er muligheder for at lave meget følsomme sensorer, såsom et elektronisk øje. Vi søger nu for at se, om der er en anden reaktion, når vi lyser rødt, blåt eller grønt lys på dette materiale."

Banerjee siger også, at den samme teknologi kan bruges i solceller.