Home Tecnología Cambiar la simetría de un material 2D puede desbloquear su promesa

Cambiar la simetría de un material 2D puede desbloquear su promesa

by notiulti

TROY, NY – Los materiales optoelectrónicos que son capaces de convertir la energía de la luz en electricidad y la electricidad en luz tienen aplicaciones prometedoras como tecnologías de detección, recolección de energía y emisión de luz. Sin embargo, los dispositivos fabricados con estos materiales a menudo se ven afectados por la ineficacia y pierden una cantidad significativa de energía útil en forma de calor. Para romper los límites actuales de eficiencia, se necesitan nuevos principios de conversión de luz-electricidad.

Por ejemplo, muchos materiales que exhiben propiedades optoelectrónicas eficientes están restringidos por la simetría de inversión, una propiedad física que limita el control de los electrones en el material por parte de los ingenieros y sus opciones para diseñar dispositivos novedosos o eficientes. En una investigación publicada hoy en Nanotecnología de la naturaleza, un equipo de científicos e ingenieros de materiales, dirigido por Jian Shi, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en el Instituto Politécnico Rensselaer, utilizó un gradiente de deformación para romper esa simetría de inversión, creando un nuevo fenómeno optoelectrónico en el prometedor material disulfuro de molibdeno (MoS2) – por primera vez.

Para romper la simetría de inversión, el equipo colocó un cable de óxido de vanadio (VO2) debajo de una hoja de MoS2. El disulfuro de molibdeno es un material flexible, dijo Shi, por lo que deformó su forma original para seguir la curva del cable de VO2, creando un gradiente dentro de su red cristalina. Imagínese lo que sucedería si colocara una hoja de papel sobre un lápiz que está sobre una mesa. La tensión variada creada en el papel es como el gradiente de deformación formado en la red de MoS2.

Ese gradiente, dijo Shi, rompe la simetría de inversión del material y permite manipular los electrones que viajan dentro del cristal. La foto-respuesta única observada cerca del gradiente de deformación permite que una corriente fluya a través del material. Se conoce como efecto flexo-fotovoltaico y podría aprovecharse para diseñar optoelectrónica novedosa y / o de alta eficiencia.

“Esta es la primera demostración de tal efecto en este material”, dijo Shi. “Si tenemos una solución que no genera calor durante la conversión de fotones-electricidad, entonces los dispositivos o circuitos electrónicos podrían mejorarse”.

El óxido de vanadio es muy sensible a la temperatura, por lo que el equipo también pudo demostrar que el efecto flexo-fotovoltaico provocó una dependencia de la temperatura en el sitio donde se encuentran los materiales MoS2 y VO2, cambiando el gradiente de la celosía en consecuencia.

“Este descubrimiento sugiere un principio novedoso que podría usarse para la detección térmica remota”, dijo Jie Jiang, investigador postdoctoral en el laboratorio de Shi y primer autor de este artículo.

Lo que el equipo pudo demostrar aquí, dijo Shi, no solo muestra una gran promesa para este material, sino que también sugiere el potencial de usar un enfoque de este tipo en la ingeniería de otros materiales con propiedades optoelectrónicas favorables que están plagadas de simetría de inversión.

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Acerca del Instituto Politécnico Rensselaer

Fundado en 1824, el Instituto Politécnico Rensselaer es la primera universidad de investigación tecnológica de Estados Unidos. Rensselaer abarca cinco escuelas, 32 centros de investigación, más de 145 programas académicos y una comunidad dinámica compuesta por más de 7,600 estudiantes y más de 100,000 exalumnos vivos. Los profesores y ex alumnos de Rensselaer incluyen a más de 145 miembros de la Academia Nacional, seis miembros del Salón de la Fama de Inventores Nacionales, seis ganadores de la Medalla Nacional de Tecnología, cinco ganadores de la Medalla Nacional de la Ciencia y un ganador del Premio Nobel de Física. Con casi 200 años de experiencia en el avance del conocimiento científico y tecnológico, Rensselaer sigue enfocado en abordar los desafíos globales con un espíritu de ingenio y colaboración. Para obtener más información, visite http: // www.rpi.edu.

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