flessen, verpakking, meubilair, auto-onderdelen... allemaal gemaakt van plastic. Tegenwoordig vinden we het moeilijk om ons leven voor te stellen zonder dit belangrijke materiaal dat de technologie in de afgelopen eeuw revolutionair heeft veranderd. Er is een wijdverbreid optimisme in de wetenschappelijke gemeenschap dat grafeen in de komende decennia voor vergelijkbare paradigmaverschuivende vooruitgang zal zorgen. Mobiele telefoons die vouwen, transparante en flexibele zonnepanelen, extra dunne computers... de lijst met mogelijke toepassingen is eindeloos. wetenschappers, industrieën en de Europese Commissie zijn zo overtuigd van het potentieel van grafeen om de wereldeconomie te revolutioneren dat ze een injectie van €1.000 miljoen in grafeenonderzoek beloven.

De meest recente ontdekking gepubliceerd in Natuurfysica en gemaakt door onderzoekers van het Institute of Photonic Science (ICFO), in samenwerking met het Massachusetts Institute of Technology, VS, Max Planck Instituut voor Polymeeronderzoek, Duitsland, en Graphenea S.L. Donostia-San Sebastián, Spanje, aantonen dat grafeen in staat is om een ​​enkel foton dat het absorbeert om te zetten in meerdere elektronen die elektrische stroom zouden kunnen aandrijven (opgewonden elektronen) - een veelbelovende ontdekking die grafeen tot een belangrijk alternatief materiaal maakt voor lichtdetectie- en oogsttechnologieën, nu gebaseerd op conventionele halfgeleiders zoals silicium.

"Bij de meeste materialen één geabsorbeerd foton genereert één elektron, maar in het geval van grafeen, we hebben gezien dat één geabsorbeerd foton veel geëxciteerde elektronen kan produceren, en dus grotere elektrische signalen genereren", legt Frank Koppens uit, groepsleider bij ICFO. Deze functie maakt grafeen een ideale bouwsteen voor elk apparaat dat afhankelijk is van het omzetten van licht in elektriciteit. Vooral, het maakt efficiënte lichtdetectoren mogelijk en mogelijk ook zonnecellen die lichtenergie uit het volledige zonnespectrum kunnen halen met minder verlies.

Het experiment bestond uit het sturen van een bekend aantal fotonen met verschillende energieën (verschillende kleuren) op een monolaag van grafeen. "We hebben gezien dat hoogenergetische fotonen (bijv. violet) worden omgezet in een groter aantal aangeslagen elektronen dan laagenergetische fotonen (bijv. infrarood). De waargenomen relatie tussen de fotonenergie en het aantal gegenereerde aangeslagen elektronen laat zien dat grafeen licht omzet in elektriciteit met een zeer hoog rendement Hoewel er al werd gespeculeerd dat grafeen potentieel heeft voor conversie van licht naar elektriciteit, het blijkt nu nog geschikter dan verwacht!" legt Tielrooij uit, onderzoeker bij ICFO.

Hoewel er enkele problemen zijn voor directe toepassingen, zoals de lage absorptie van grafeen, grafeen heeft het potentieel om radicale veranderingen te veroorzaken in veel technologieën die momenteel zijn gebaseerd op conventionele halfgeleiders. "Het was bekend dat grafeen een zeer groot spectrum aan lichtkleuren kan absorberen. Maar nu weten we dat als het materiaal eenmaal licht heeft geabsorbeerd, de energieomzettingsefficiëntie is zeer hoog. Onze volgende uitdaging zal zijn om manieren te vinden om de elektrische stroom te extraheren en de absorptie van grafeen te verbeteren. Dan kunnen we grafeenapparaten ontwerpen die licht efficiënter detecteren en mogelijk zelfs leiden tot efficiëntere zonnecellen", besluit Koppens.