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Pesquisadores avançam na tecnologia de conversão de energia óptica em energias elétrica e química
17 de março de 2025, 16:13

Fonte

Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)

Publicação Original

Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)

Áreas

Biofísica, Ciência dos Materiais, Engenharia de Energia, Fotônica, Sustentabilidade

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Resumo

Quando a luz interage com nanoestruturas metálicas, ela gera instantaneamente ‘portadores plasmônicos quentes’, que servem como intermediários essenciais para converter energia óptica em fontes de energia de alto valor, como eletricidade e energia química.

Entre estes portadores plasmônicos quentes, os chamados elétrons quentes – elétrons que receberam muita energia cinética, e portanto possuem altíssima mobilidade – desempenham um papel fundamental na melhoria das reações fotoeletroquímicas.

No entanto, os elétrons quentes se dissipam termicamente em picossegundos (ou seja, em trilionésimos de segundo), tornando suas aplicações práticas muito desafiadoras.

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Jeong Young Park, professor do Departamento de Química do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST), desenvolveu com sucesso um método para sustentar elétrons quentes por mais tempo e mapeou a distribuição de corrente local em tempo real, o que pode acelerar tecnologias de conversão de luz em energia de última geração e alta eficiência.

A equipe projetou uma estrutura de nanodiodo colocando uma nanomalha de ouro em um substrato semicondutor especializado (nitreto de gálio tipo p) para facilitar a extração de elétrons quentes na superfície..

A nanomalha de ouro exibiu forte absorção de luz na faixa visível devido ao efeito de ressonância plasmônica.

Usando um sistema de mapeamento de fotocorrente baseado em microscopia de força atômica fotocondutora (pc-AFM), os pesquisadores analisaram o fluxo de elétrons quentes em tempo real na escala nanométrica. Eles observaram que a ativação do elétron quente era mais forte em ‘pontos quentes’, onde a luz era concentrada localmente na nanomalha de ouro.

Com a pesquisa, a equipe descobriu um método potencialmente eficiente para converter luz em energia elétrica e química. A descoberta pode melhorar significativamente as células solares de próxima geração, fotocatalisadores e tecnologias de produção de hidrogênio.

Os resultados fora publicados na revista Science Advances.

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Jeong Young Park

Professor do Departamento de Química do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica Science Advances (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (em inglês).

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