Forskere afslører nye lyshøstpotentialer

Forskere har for første gang fundet en kvantebegrænset båndgab-indsnævringsmekanisme, hvor UV-absorption af grafenkvanteprikkerne og TiO2-nanopartikler nemt kan udvides til det synlige lysområde.

En sådan mekanisme kan muliggøre design af en ny klasse af kompositmaterialer til lys høst og optoelektronik.

Dr Qin Li, Lektor i Environmental Engineering &Queensland Micro- and Nanotechnology Centre, siger, at anvendelse i det virkelige liv ville være højeffektive, malbare solceller og vandrensning ved hjælp af sollys.

"Hvor der er rigeligt med sol, kan vi børste på dette nanomateriale for at høste solenergi for at skabe rent vand, " hun siger.

"Denne mekanisme kan være ekstremt vigtig for let høst. Hvad der er vigtigere er, at vi har fundet en nem måde at opnå det på, at lave et UV-absorberende materiale til at blive en synlig lysabsorber ved at indsnævre båndgabet."

Synligt lys udgør 43 procent af solenergien sammenlignet med kun 5 procent, som UV-lys besidder.

Der er gjort en stor indsats for at forbedre titanias absorption af synligt lys eller udvikle synligt-lysfølsomme materialer generelt.

Metoder brugt til titaniumoxid, inklusive metalion-doping, kulstofdoping, nitrogendoping og hydrogenering kræver normalt stringente betingelser for at opnå den modificerede TiO2, såsom forhøjet temperatur eller højt tryk.

I deres innovative papir offentliggjort i Kemisk kommunikation , et tidsskrift fra Royal Society of Chemistry, forskerne observerede, at når TiO2-partikler blandes med grafen kvanteprikker, den resulterende komposit absorberer synligt lys ved hjælp af en kvantebegrænset båndgab-indsnævringsmekanisme.

"Vi var virkelig glade for at opdage dette:når to UV-absorberende materialer, nemlig TiO2 og grafen kvanteprikker, blev blandet sammen, de begyndte at absorbere i det synlige område, mere markant, båndgabet kan indstilles efter størrelsen af ​​grafen kvanteprikker, " siger Dr Li.

"Vi kaldte fænomenet 'kvantebegrænset båndgap-indsnævring', og denne mekanisme kan være anvendelig på alle halvledere, når de er forbundet med grafen kvanteprikker. Fleksibel tuning af båndgab er yderst ønskelig i halvlederbaserede enheder."

Dette værk er udvalgt til at stå på forsiden af ​​omslaget Kemisk kommunikation i dag (14. juli). Holdets arbejde med fluorescensmekanismen af ​​grafen kvanteprikker for nylig er også blevet omtalt i Nanoskala .