Door hun expertise te combineren, twee materiaalwetenschappelijke ingenieurs aan de Washington University in St. Louis veranderden de elektronische eigenschappen van een nieuwe klasse materialen - gewoon door ze aan licht bloot te stellen.

Met financiering van het Washington University International Center for Advanced Renewable Energy and Sustainability (I-CARES), Parag Banerjee, doctoraat, en Srikanth Singamaneni, doctoraat, en beide universitair docenten materiaalkunde, hun respectievelijke onderzoeksgebieden samengebracht.

Singamaneni's expertise ligt in het maken van kleine, kiezelachtige nanodeeltjes, met name gouden nanostaafjes. Het vakgebied van Banerjee is het maken van dunne films. Ze wilden zien hoe de eigenschappen van beide materialen zouden veranderen als ze gecombineerd werden.

Het onderzoek is in augustus online gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces .

Het onderzoeksteam nam de gouden nanostaafjes en legde een heel dunne deken van zinkoxide, een veelgebruikt ingrediënt in zonnebrandcrème, bovenop om een ​​composiet te maken. Toen ze het licht aan deden, ze merkten dat de composiet was veranderd van een met metaalachtige eigenschappen in een halfgeleider, een materiaal dat gedeeltelijk stroom geleidt. Halfgeleiders zijn meestal gemaakt van silicium en worden gebruikt in computers en bijna alle elektronische apparaten.

"We noemen het metaal-naar-halfgeleider-schakeling, " zegt Banerjee. "Dit is een heel spannend resultaat omdat het kan leiden tot kansen in verschillende soorten sensoren en apparaten."

Banjeree zegt dat wanneer de metalen gouden nanostaafjes worden blootgesteld aan licht, de elektronen in het goud worden opgewonden en komen de zinkoxidefilm binnen, wat een halfgeleider is. Wanneer het zinkoxide deze nieuwe elektronen krijgt, het begint elektriciteit te geleiden.

"We kwamen erachter dat hoe dunner de film, hoe beter de reactie, "zegt hij. "Hoe dikker de film, de reactie verdwijnt. Hoe dun? Ongeveer 10 nanometer, of een 10 miljardste van een meter."

Andere onderzoekers die met zonnecellen of fotovoltaïsche apparaten werken, hebben een verbetering van de prestaties opgemerkt wanneer deze twee materialen worden gecombineerd, echter, tot nu, niemand heeft het afgebroken om te ontdekken hoe het gebeurt, zegt Banerjee.

"Als we het mechanisme voor ladingsgeleiding beginnen te begrijpen, we kunnen gaan nadenken over toepassingen, " zegt hij. "We denken dat er mogelijkheden zijn om zeer gevoelige sensoren te maken, zoals een elektronisch oog. We zijn nu aan het kijken of er een andere reactie is als we rood schijnen, blauw of groen licht op dit materiaal."

Banerjee zegt ook dat dezelfde technologie kan worden gebruikt in zonnecellen.