I ricercatori hanno scoperto per la prima volta un meccanismo di restringimento del bandgap confinato quantistico in cui l'assorbimento UV dei punti quantici di grafene e delle nanoparticelle di TiO2 può essere facilmente esteso alla gamma della luce visibile.

Un tale meccanismo potrebbe consentire la progettazione di una nuova classe di materiali compositi per la raccolta della luce e l'optoelettronica.

Dottor Qin Li, Professore Associato presso l'Environmental Engineering &Queensland Micro- and Nanotechnology Centre, afferma che l'applicazione nella vita reale di questo sarebbe celle solari verniciabili ad alta efficienza e purificazione dell'acqua utilizzando la luce solare.

"Ovunque c'è abbondante sole possiamo sfiorare questo nanomateriale per raccogliere l'energia solare per creare acqua pulita, " lei dice.

"Questo meccanismo può essere estremamente significativo per la raccolta leggera. La cosa più importante è che abbiamo trovato un modo semplice per ottenerlo, per fare in modo che un materiale che assorbe i raggi UV diventi un assorbitore di luce visibile restringendo la banda proibita."

La luce visibile costituisce il 43% dell'energia solare rispetto a solo il 5% posseduto dalla luce UV.

Sono stati fatti grandi sforzi per migliorare l'assorbimento della luce visibile da parte del titanio o per sviluppare materiali sensibili alla luce visibile in generale.

Metodi utilizzati per Titania, compreso il drogaggio di ioni metallici, drogaggio del carbonio, il drogaggio con azoto e l'idrogenazione di solito richiedono condizioni rigorose per ottenere il TiO2 modificato come temperatura elevata o alta pressione.

Nel loro documento innovativo pubblicato in Comunicazioni chimiche , una rivista della Royal Society of Chemistry, i ricercatori hanno osservato che quando le particelle di TiO2 vengono mescolate con punti quantici di grafene, il composto risultante assorbe la luce visibile mediante un meccanismo di restringimento del bandgap confinato quantistico.

"Siamo stati davvero entusiasti di scoprirlo:quando due materiali che assorbono i raggi UV, vale a dire TiO2 e punti quantici di grafene, sono stati mescolati insieme, hanno iniziato ad assorbire nel campo visibile, più significativamente, il bandgap può essere regolato dalla dimensione dei punti quantici di grafene, "dice il dottor Li.

"Abbiamo chiamato il fenomeno "restringimento del bandgap confinato quantistico" e questo meccanismo potrebbe essere applicabile a tutti i semiconduttori, quando sono collegati con punti quantici di grafene. La sintonizzazione flessibile del bandgap è estremamente desiderabile nei dispositivi basati su semiconduttori".

Questo lavoro è stato selezionato per essere presentato nella copertina interna anteriore di Comunicazioni chimiche oggi (14 luglio). Il lavoro del team sul meccanismo di fluorescenza dei punti quantici di grafene è stato recentemente presentato anche in Nanoscala .