Es la hora del refrigerio: tiene una galleta de avena simple y un montón de chispas de chocolate. Ambos son deliciosos por sí solos, pero si puede encontrar una manera de combinarlos sin problemas, obtendrá lo mejor de ambos mundos.
Investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de Edward S. Rogers Sr. utilizaron esta información para inventar algo totalmente nuevo: combinaron dos materiales prometedores de células solares por primera vez, creando una nueva plataforma para la tecnología LED.
El equipo diseñó una manera de incrustar nanopartículas fuertemente luminiscentes llamadas puntos cuánticos coloidales las chispas de chocolate en la perovskita la galleta de avena. Las perovskitas son una familia de materiales que se pueden fabricar fácilmente a partir de una solución y que permiten que los electrones se muevan rápidamentea través de ellos con mínima pérdida o captura por defectos.
El trabajo se publica en la revista internacional Naturaleza el 15 de julio de 2015.
"Es una idea bastante novedosa combinar estos dos materiales optoelectrónicos, los cuales están ganando mucha tracción", dice Xiwen Gong, uno de los autores principales del estudio y candidato a doctorado que trabaja con el profesor Ted Sargent. "Queríamospara aprovechar los beneficios de ambos combinándolos a la perfección en una matriz de estado sólido ".
El resultado es un cristal negro que se basa en la matriz de perovskita para 'canalizar' los electrones en los puntos cuánticos, que son extremadamente eficientes para convertir la electricidad en luz. Las tecnologías LED hipereficientes podrían permitir aplicaciones desde las bombillas LED de luz visible encada hogar, a nuevas pantallas, al reconocimiento de gestos utilizando longitudes de onda del infrarrojo cercano
"Cuando intentas juntar dos cristales diferentes, a menudo forman fases separadas sin mezclarse suavemente entre sí", dice el Dr. Riccardo Comin, un becario postdoctoral en Sargent Group. "Tuvimos que diseñar una nueva estrategiapara = convencer a estos dos componentes de que se olviden de sus diferencias y se mezclen más bien para formar una entidad cristalina única. "
El principal desafío fue alinear la orientación de las dos estructuras cristalinas, lo que se llama heteroexpitaxia. Para lograr la heteroepitaxia, Gong, Comin y su equipo diseñaron una forma de conectar los 'extremos' atómicos de las dos estructuras cristalinas para que se alinearan sin problemas, sin que se formen defectos en las uniones. "Comenzamos construyendo una 'capa' de andamio a nanoescala alrededor de los puntos cuánticos en solución, luego crecimos el cristal de perovskita alrededor de esa capa para que las dos caras se alinearan", explicó el coautor Dr. Zhijun Ningquien contribuyó al trabajo mientras era becaria postdoctoral en la UofT y ahora es miembro de la facultad en ShanghaiTech.
El material heterogéneo resultante es la base para una nueva familia de LED infrarrojos cercanos de alta eficiencia energética. Los LED infrarrojos se pueden aprovechar para mejorar la tecnología de visión nocturna, obtener mejores imágenes biomédicas y telecomunicaciones de alta velocidad.
La combinación de los dos materiales de esta manera también resuelve el problema de la autoabsorción, que ocurre cuando una sustancia reabsorbe parcialmente el mismo espectro de energía que emite, con una pérdida neta de eficiencia. "Estos puntos en la perovskita nosufren reabsorción, porque la emisión de los puntos no se superpone con el espectro de absorción de la perovskita ", explica Comin.
Gong, Comin y el equipo diseñaron deliberadamente su material para que fuera compatible con el procesamiento de soluciones, de modo que pudiera integrarse fácilmente con las formas más económicas y comercialmente prácticas de fabricar películas y dispositivos solares. Su siguiente paso es construir y probar elhardware para capitalizar el concepto que han demostrado con este trabajo.
"Vamos a construir el dispositivo LED e intentaremos batir el récord de eficiencia energética reportado en la literatura", dice Gong.
Este trabajo fue apoyado por el Programa de Excelencia en Investigación del Fondo de Investigación de Ontario, el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá NSERC y la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah KAUST.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias e Ingeniería Aplicadas de la Universidad de Toronto . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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