Un nuevo material transforma la luz y crea nuevas posibilidades para los sensores
"Este proceso nos ofrece una forma totalmente nueva de diseñar materiales"
Un grupo de científicos e ingenieros, entre ellos investigadores de la Universidad de Texas en Austin, ha creado una nueva clase de materiales capaces de absorber luz de baja energía y transformarla en luz de mayor energía. El nuevo material está compuesto por nanopartículas de silicio ultrapequeñas y moléculas orgánicas estrechamente relacionadas con las utilizadas en los televisores OLED. Este nuevo compuesto mueve electrones de forma eficiente entre sus componentes orgánicos e inorgánicos, con aplicaciones para paneles solares más eficientes, imágenes médicas más precisas y mejores gafas de visión nocturna. El material se describe en un nuevo artículo publicado en Nature Chemistry.
Una nueva clase de materiales capaces de absorber luz de baja energía y transformarla en luz de mayor energía es un compuesto de materiales orgánicos e inorgánicos. El equipo incluye investigadores de la Universidad de Texas en Austin.
University of Texas at Austin
"Este proceso nos ofrece una forma totalmente nueva de diseñar materiales", afirma Sean Roberts, profesor asociado de química de la Universidad de Texas en Austin. "Nos permite tomar dos sustancias extremadamente diferentes, silicio y moléculas orgánicas, y unirlas con la fuerza suficiente para crear no sólo una mezcla, sino un material híbrido totalmente nuevo con propiedades completamente distintas de cada uno de los dos componentes".
Los materiales compuestos están formados por dos o más componentes que adoptan propiedades únicas al combinarse. Por ejemplo, los compuestos de fibras de carbono y resinas se utilizan como materiales ligeros para alas de aviones, coches de carreras y muchos productos deportivos. En el artículo del que es coautor Roberts, los componentes inorgánicos y orgánicos se combinan para mostrar una interacción única con la luz.
Entre esas propiedades se encuentra la capacidad de convertir fotones de longitud de onda larga -del tipo de la luz roja, que tiende a viajar bien a través de tejidos, niebla y líquidos- en fotones azules o ultravioletas de longitud de onda corta, que son los que suelen hacer funcionar los sensores o producir una amplia gama de reacciones químicas. Esto significa que el material podría resultar útil en nuevas tecnologías tan diversas como la bioimagen, la impresión en 3D basada en la luz y los sensores de luz que pueden utilizarse para ayudar a los coches autoconducidos a atravesar la niebla.
"Con este concepto se podrían crear sistemas capaces de ver en el infrarrojo cercano", explica Roberts. "Eso puede ser útil para vehículos autónomos, sensores y sistemas de visión nocturna".
Tomar luz de baja energía y convertirla en luz de mayor energía también puede ayudar potencialmente a aumentar la eficiencia de las células solares al permitirles captar luz infrarroja cercana que normalmente pasaría a través de ellas. Una vez optimizada la tecnología, la captura de luz de baja energía podría reducir el tamaño de los paneles solares en un 30%.
Los miembros del equipo de investigación, que incluye científicos de la Universidad de California Riverside, la Universidad de Colorado Boulder y la Universidad de Utah, llevan varios años trabajando en este tipo de conversión de la luz. En un artículo anterior, describían cómo se había logrado conectar el antraceno, una molécula orgánica capaz de emitir luz azul, con el silicio, un material utilizado en los paneles solares y en muchos semiconductores. Con el fin de ampliar la interacción entre estos materiales, el equipo desarrolló un nuevo método para forjar puentes conductores de electricidad entre el antraceno y los nanocristales de silicio. El fuerte enlace químico resultante aumenta la velocidad a la que las dos moléculas pueden intercambiar energía, lo que casi duplica la eficiencia en la conversión de luz de menor energía en luz de mayor energía, en comparación con el avance anterior del equipo.
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