Novo material transforma luz de baixa energia em luz de alta energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/06/2023

"Este processo nos dá uma maneira totalmente nova de projetar materiais."
[Imagem: Kefu Wang et al. - 10.1038/s41557-023-01225-x]

De células solares a carros autônomos

Partindo de componentes largamente usados nas telas de TVs OLED, químicos conseguiram sintetizar uma classe inteiramente nova de materiais capazes de absorver luz de baixa energia e transformá-la em luz de alta energia.

Ao mover elétrons entre seus componentes orgânicos e inorgânicos, e fazer isto com alta eficiência, este novo material compósito terá inúmeras aplicações, como tornar os painéis solares mais eficientes, deixar as imagens médicas mais nítidas e melhorar os óculos de visão noturna.

"Este processo nos dá uma maneira totalmente nova de projetar materiais," disse o professor Sean Roberts, da Universidade do Texas em Austin, nos EUA. "Ele nos permite pegar duas substâncias extremamente diferentes, silício e moléculas orgânicas, e ligá-las com força suficiente para criar não apenas uma mistura, mas um material híbrido totalmente novo, com propriedades completamente distintas de cada um dos dois componentes."

Entre as propriedades obtidas pela equipe está a capacidade de transformar fótons de comprimento de onda longo - o tipo encontrado na luz vermelha, que tende a viajar bem através de tecidos, névoa e líquidos - em fótons azuis ou ultravioleta, de comprimento de onda curto - do tipo que geralmente faz os sensores funcionarem ou induz uma ampla gama de reações químicas.

Isso significa que o material pode ser útil em novas tecnologias tão diversas quanto bioimagem, impressão 3D baseada em luz e sensores de luz, que poderão ser usados para ajudar carros autônomos viajar através de nevoeiros, por exemplo.

Pegar luz de baixa energia e aumentar essa energia também pode ajudar a aumentar a eficiência das células solares, permitindo que elas capturem a luz infravermelha próxima (NIR), que normalmente passa por elas sem gerar eletricidade. Pelos cálculos da equipe, capturar a luz de baixa energia poderia reduzir o tamanho dos painéis solares em 30%, ou aumentar sua produção de eletricidade na mesma proporção mantendo o tamanho.

Tornar os painéis solares mais eficientes, deixar as imagens médicas mais nítidas e melhorar os óculos de visão noturna estão entre as aplicações da nova técnica.
[Imagem: Kefu Wang et al. - 10.1038/s41557-023-01225-x]

Conversão ascendente

Inicialmente, a equipe descobriu como conectar o antraceno, uma molécula orgânica que pode emitir luz azul, com o silício, o material usado nos painéis solares e na maioria dos semicondutores.

Enquanto tentavam ampliar a interação entre esses dois materiais, os pesquisadores desenvolveram um método para forjar pontes eletricamente condutoras entre o antraceno e os nanocristais de silício.

A forte ligação química resultante aumenta a velocidade com que as duas moléculas podem trocar energia, quase dobrando a eficiência na conversão de luz de baixa energia em luz de alta energia.

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