Kvanttipisteet tehostavat valon keruuta

Auringonvalon keruu sähkön tuottoon vaatii materiaalia, joka absorboi valoa tehokkaasti ja muuntaa energiaa hyvin sähkövirraksi. Nykyään sellaista materiaalia etsitään kvanttipisteiden ja 2D-materiaalien hybrideistä.

Brookhaven National Laboratoryn, Stony Brook Universityn ja University of Nebraskan tutkijat ovat yhdistäneet kvanttipisteiden erinomaisia valonkorjuun ominaisuuksia yksikerroksisen tinadisulfidi puolijohteen kanssa, jolla on viritettävissä oleva sähkönjohtavuus.

Työssään tutkijat joutuivat kehittämään uuden tutkimustavan erottaa energian siirto varausten siirrosta. Sen myötä havaittiin, että ei-säteilevän energian siirron teho yksittäisistä kvanttipisteistä tinadisulfidiin kasvaa lisääntyvien tinadisulfidi kerroksien myötä.

Tutkijat kokeilivat hybridimateriaaliaan myös valoon reagoivaan kenttävaikutustransistoriin. Siinä materiaali paransi transistorin valovirran vastetta 500 prosenttia verrattuna vain pelkän tinadisulfidin käyttöön.

"Tällainen energian siirto on keskeinen prosessi, joka mahdollistaa fotosynteesin luonnossa, toteavat tutkijat mutta sitä on ollut vaikea jäljitellä valonkeruun sähkölaitteissa ja erityisesti uusilla materiaaleilla, kuten tina disulfidilla.

Tutkijat toteavat, että ajatus seostaa kaksiulotteisia kerroksellisia materiaaleja kvanttipisteillä parantaa valon absorboitumisen ominaisuuksia eli osoittaa lupausta suunnitella parempia aurinkokennoja ja valoilmaisimia.

Columbian ja Stanfordin yliopiston tutkijat ovat myös havainneet, että säteilemätön energian siirto (NRET) puolijohtavista nanokiteistä (tai kvanttipisteistä) 2D-materiaaleihin voivat vaihdella riippuen näiden aineiden paksuudesta.