La Universidad Autónoma de Madrid (UAM), en su continuo afán investigador, ha llevado a cabo un estudio científico junto al instituto IMDEA-Nanociencia sobre las propiedades de los fotodetectores. Gracias a este estudio, se han encontrado nuevos materiales capaces de aumentar hasta 10.000 veces la respuesta a la luz visible por parte de dichos fotodetectores.
El trabajo ha sido publicado en la revista ‘Chemical Communications’ y ha corrido a cargo a cargo del Dr. Aday J. Molina-Mendoza, de la Universidad Autónoma de Madrid y actualmente en la Universidad Tecnológica de Viena, y otros dos grupos de investigadores del instituto IMDEA-Nanociencia de Madrid, liderados por el Dr. Andrés Castellanos-Gomez y el Dr. Emilio M. Pérez.
Los fotodetectores y los materiales 2D sensibles a la luz
Los fotodetectores son dispositivos capaces de emitir electrones al recibir una fuente de luz. De esta forma, cuando reciben esa luz de una determinada frecuencia, los fotodetectores generan corriente eléctrica. La emisión de más o menos electrones depende de las características de este fotodetector. El estudio de la UAM lo que ha conseguido es una serie de materiales que permiten una mejor respuesta de este fotodetector a la luz; es decir, emitir más electrones dando lugar a una mayor y mejor corriente eléctrica.
En el estudio se han identificado como candidatos a mejorar estas respuestas de los fotodetectores una serie de materiales bidimensionales o 2D. Se trata de materiales planos, transparentes y tan finos que no tienen la tercera dimensión, que sería la altura. De hecho, su espesor es de 1 nanómetro. Un ejemplo es el disulfuro de molibdeno, que es muy sensible a la luz; es decir, tiene capacidad fotodetectora.
Estos materiales 2D podrían tener aplicaciones en la vida cotidiana de las personas. Por ejemplo se podrían recubrir las ventanas de una casa o un coche para que gracias a la luz solar, el material con capacidad fotodetectora genere una corriente eléctrica que se pueda aprovechar. Esta corriente queda almacenada en un acumulador y puede utilizarse para abastecer de electricidad cualquier aparato eléctrico de la casa cuando sea necesario. Se tendría la corriente de la casa y otra diferente que se ha generado gracias a los materiales fotodetectores.
El proceso de recubrimiento de los materiales que funcionan como fotodetectores
Los científicos de la UAM y el instituto IMDEA-Nanociencia han dado con una solución para incrementar esta respuesta de los fotodetectores de una manera muy sencilla. Es válida para aquellos fotodetectores basados en el ya mencionado disulfuro de molibdeno (MoS2) y consiste en recubrir este material con colorantes orgánicos como los perilenos o las porfirinas. Estas son moléculas cíclicas que no tienen metal y que forman parte importante en los organismos vivos.
Con este recubrimiento se aumentará 10.000 veces la respuesta fotoeléctrica al obtener un material que es un dopaje del MoS2 por parte de las moléculas que recubren el material (el colorante).
El proceso consiste en colocar una gota de una disolución que contenga el colorante y cubrir con ella todo el material 2D. Luego habrá que esperar unos dos o tres minutos para que este disolvente se evapore y el fotodetector estará listo. Este proceso es totalmente reversible, pues basta con lavar el material para eliminar este colorante que aumenta la respuesta fotodetectora.
Los autores están muy satisfechos con el estudio: Según afirman: “El descubrimiento resulta muy significativo no sólo por el alto incremento de la fotorespuesta, sino porque se trata de un proceso reversible, gracias al cual se podría fabricar un fotodetector que aumente o disminuya su rendimiento en función de la cantidad de luz incidente”.
A lo que añaden una aplicación práctica: “Por ejemplo, en condiciones de alta iluminación como un día soleado, se podría emplear el material transparente para generar electricidad. Y en condiciones de poca iluminación como un día nublado, se podría recubrir el material con el colorante para aumentar su rendimiento.”
El hallazgo supone un importante avance en el estudio de materiales 2D y el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos como fotodetectores, LEDs y celdas solares.
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