La conversión ascendente de fotones permite un uso más eficiente de la luz: dos fotones se convierten en un solo fotón que tiene mayor energía. Los investigadores de KIT ahora demostraron por primera vez que las interfaces internas entre los marcos organometálicos montados en la superficie SURMOF se adaptan perfectamente a este propósito: se volvieron verde celeste. El resultado, que ahora se publica en la revista Advanced Materials, abre nuevas oportunidades para aplicaciones optoelectrónicas como las células solares o los LED.
Los marcos metal-orgánicos MOF son sistemas moleculares altamente ordenados que consisten en grupos metálicos y ligandos orgánicos. En el Instituto de Interfaces Funcionales IFG de KIT, los investigadores desarrollaron MOF que crecen epitaxialmente en las superficies de los sustratos. Estos SURMOF estructuras organometálicas montadas en la superficie se pueden producir a partir de varios materiales y personalizarse utilizando diferentes tamaños de poro y funcionalidades químicas para que sean adecuadas para una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo, para sensores, catalizadores, diafragmas, en tecnología de dispositivos médicos o comoelementos de almacenamiento inteligente.
Otro campo de aplicación es la optoelectrónica, es decir, componentes que son capaces de convertir la luz en energía eléctrica o viceversa. Muchos de estos componentes funcionan sobre la base de semiconductores. "Los SURMOF combinan las ventajas de los semiconductores orgánicos y anorgánicos", dijo el profesor ChristofWöll, Director de IFG, explica: "Presentan diversidad química y cristalinidad, lo que nos permite crear heteroestructuras ordenadas". En muchos componentes optoelectrónicos, una llamada heterounión, es una capa de interfaz entre dos materiales semiconductores diferentes, controla latransferencia de energía entre los diversos estados excitados. Las investigaciones del Instituto KIT de Tecnología de Microestructura IMT crearon ahora un nuevo SURMOF a cuestas en el que un segundo SURMOF crecía epitaxialmente, es decir, capa por capa, en una primera. En esta heterounión, era posiblepara lograr la conversión ascendente de fotones, transformando dos fotones de baja energía en un solo fotón con mayor energía, fusionándolos virtualmentesu."Este proceso se vuelve azul claro verde. La luz azul tiene una longitud de onda más corta y produce más energía. Esto es muy importante para las aplicaciones fotovoltaicas", explica el profesor Bryce Richards, director de IMT.Los científicos están presentando su trabajo en Advanced Materials, una de las revistas líderes en ciencia de materiales.
El proceso de conversión ascendente de fotones mostrado por los investigadores de Karlsruhe se basa en la llamada aniquilación triplete-triplete. Están involucradas dos moléculas: una molécula sensibilizadora que absorbe fotones y crea estados de triplete excitado, y una molécula emisora que toma el control del triplete excitadoestados y, mediante el uso de la aniquilación triplete-triplete, envía un fotón que produce una energía más alta que los fotones que fueron absorbidos originalmente. "El desafío era crear este proceso de la manera más eficiente posible", explica el Dr. Ian Howard, líder de ungrupo de investigación junior en IMT. "Combinamos las capas de sensibilizador y emisor de una manera para obtener un umbral de conversión bajo y una eficiencia de luz más alta al mismo tiempo".
Dado que la transferencia de triplete se basa en el intercambio de electrones, el proceso de conversión ascendente de fotones revelado por los investigadores incluye una transferencia de electrones a través de la interfaz entre los dos SURMOF. Esto sugiere la suposición de que las heterouniones SURMOF-SURMOF son adecuadas para muchas aplicaciones optoelectrónicas comocomo LED y células solares.Una de las limitaciones para la eficiencia de las células solares actuales se debe al hecho de que solo pueden usar fotones con una cierta energía mínima para la generación de energía eléctrica.Al usar la conversión ascendente, los sistemas fotovoltaicos podrían volverse mucho más eficientes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Karlsruhe . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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