Mescolando le loro competenze, due ingegneri di scienza dei materiali della Washington University di St. Louis hanno cambiato le proprietà elettroniche di una nuova classe di materiali, semplicemente esponendoli alla luce.

Con il finanziamento del Washington University International Center for Advanced Renewable Energy and Sustainability (I-CARES), Parag Banerjee, dottorato di ricerca, e Srikanth Singamaneni, dottorato di ricerca, ed entrambi gli assistenti professori di scienza dei materiali, riunito le rispettive aree di ricerca.

L'area di competenza di Singamaneni è nella realizzazione di piccoli, nanoparticelle simili a ciottoli, in particolare nanotubi d'oro. L'area di competenza di Banerjee è la produzione di film sottili. Volevano vedere come sarebbero cambiate le proprietà di entrambi i materiali quando combinati.

La ricerca è stata pubblicata online ad agosto in Materiali e interfacce applicati ACS .

Il team di ricerca ha preso i nanotubi d'oro e ha messo una coltre molto sottile di ossido di zinco, un ingrediente comune nella protezione solare, sopra per creare un composto. Quando hanno acceso la luce, hanno notato che il composito era cambiato da uno con proprietà metalliche in un semiconduttore, un materiale che conduce parzialmente corrente. I semiconduttori sono comunemente realizzati in silicio e vengono utilizzati nei computer e in quasi tutti i dispositivi elettronici.

"Lo chiamiamo commutazione metallo-semiconduttore, " Dice Banerjee. "Questo è un risultato molto entusiasmante perché può portare a opportunità in diversi tipi di sensori e dispositivi".

Banjeree dice che quando le nanobarre metalliche d'oro sono esposte alla luce, gli elettroni all'interno dell'oro si eccitano ed entrano nel film di ossido di zinco, che è un semiconduttore. Quando l'ossido di zinco ottiene questi nuovi elettroni, inizia a condurre elettricità.

"Abbiamo scoperto che più sottile è il film, migliore è la risposta, " dice. "Più spessa è la pellicola, la risposta va via. Quanto magro? Circa 10 nanometri, o un 10 miliardesimo di metro."

Altri ricercatori che lavorano con celle solari o dispositivi fotovoltaici hanno notato un miglioramento delle prestazioni quando questi due materiali vengono combinati, però, fino ad ora, nessuno l'ha scomposto per scoprire come avviene, dice Banerjee.

"Se iniziamo a capire il meccanismo di conduzione della carica, possiamo iniziare a pensare alle applicazioni, " dice. "Pensiamo che ci siano opportunità per realizzare sensori molto sensibili, come un occhio elettronico. Ora stiamo cercando di vedere se c'è una risposta diversa quando accendiamo un rosso, luce blu o verde su questo materiale."

Banerjee afferma anche che questa stessa tecnologia può essere utilizzata nelle celle solari.