Onderzoekers van Purdue University hebben nieuwe heterostructuren ontwikkeld die opto-elektrische apparaten kunnen maken, zoals zonnepanelen en sensoren, efficiënter.

Heterostructuren worden gemaakt door lagen van tweedimensionale materialen te stapelen. Hier, de onderzoekers stapelden twee zeer dunne materialen op elkaar, wolfraamdisulfide en grafeen, om te zien of ze zouden samenwerken om elektriciteit op te wekken.

"Als je een ander materiaal bovenop silicium wilde toevoegen, die vaak wordt gebruikt in zonnecellen, het zou heel moeilijk zijn omdat er een mismatch zou zijn tussen de materialen, " zei Libai Huang, een professor in de chemie aan Purdue's College of Science, die het onderzoek leidde. "Maar met deze atomair dunne lagen kun je bouwen als Lego. Dit opent veel nieuwe manieren om functionaliteit te ontwerpen."

grafeen, dat is een vorm van koolstof, is goed in het verplaatsen van elektronen. Koolstofatomen vormen bindingen die elektronen kunnen gebruiken om zich snel te verplaatsen; hoe sneller de elektronen bewegen, hoe efficiënter de elektrische stroom die ze creëren. Ter vergelijking, elektronen kunnen meer dan 1 bewegen 000 keer sneller in grafeen dan in silicium.

Gebruikmakend van de interactie tussen grafeen en wolfraamdisulfide om een ​​stroom te genereren, Hoewel, was een nieuw idee.

Wolfraamdisulfide heeft een bandgap, een energiebereik waar geen elektronen kunnen bestaan, die bepaalt de minimale energie die kan worden geabsorbeerd. De bandgap van wolfraamdisulfide is twee elektronvolt, wat betekent dat alleen licht met meer dan twee elektronvolt kan worden geabsorbeerd. Door een laag grafeen toe te voegen, Huang's team was in staat om het elektron van het grafeen naar het wolfraamdisulfide te verplaatsen, die minder energie nodig heeft dan de bandgap. Dit betekent dat zelfs licht met minder dan twee elektronvolt kan worden gebruikt om energie te creëren.

De toepassingen zijn niet alleen beperkt tot zonnecellen, zei Huang. Dit mechanisme kan worden gebruikt om nieuwe eigenschappen te creëren in materialen die worden gebruikt in transistors, sensoren en meer.