Anche il nuovo materiale a celle solari funziona come un laser

Nuova lucentezza Conosciuti per la loro abilità come materiali per le celle solari, le perovskiti producono anche laser.

BOSTON- Il nuovo materiale più caldo nella ricerca sulle celle solari ha un altro asso nella manica. Al meeting della Materials Research Society, due gruppi hanno riferito ieri che questi nuovi materiali generatori di elettricità possono produrre luce laser. Perché i materiali hanno chiamato perovskiti -sono economici e facili da produrre, potrebbero aiutare gli ingegneri a creare un'ampia varietà di laser economici che brillano in una varietà di colori per l'uso nell'accelerazione dei flussi di dati nel settore delle telecomunicazioni.

I laser sono stati a lungo al centro delle moderne telecomunicazioni perché i loro fasci di luce intensi possono essere tagliati per rappresentare gli 1 e gli 0 della valuta digitale e possono viaggiare attraverso i cavi ottici alla velocità della luce. Ma fare nuovi laser può essere un orso. I ricercatori devono trovare materiali che, alimentati elettroni, genereranno luce a un'unica lunghezza d'onda. Questo di solito richiede materiali in crescita con una qualità cristallina quasi perfetta, poiché solitamente i difetti assorbono le cariche elettriche, i fotoni di luce o entrambi. La coltivazione di materiali di alta qualità richiede normalmente l'uso di alte temperature, attrezzature costose e altri passaggi costosi. Realizzare i migliori materiali per celle solari richiede configurazioni altrettanto costose. Le perovskiti sono esplose nella scena solare negli ultimi due anni perché si scopre che formano strutture cristalline complesse quasi perfette semplicemente depositandole da soluzioni pronte a basse temperature. Ma erano bravi abbastanza da fare i laser, un'applicazione ancora più impegnativa?

All'incontro, due gruppi hanno riferito che, in effetti, lo sono. Il primo, guidato da Edward Sargent, un ingegnere elettrico dell'Università di Toronto in Canada, iniziò semplicemente facendo saltare un film di perovskite con un raggio di luce ultravioletta. Gli scienziati hanno scoperto che la luce riemergeva dal film in una gamma ristretta di frequenze nella porzione a infrarossi dello spettro. Era un suggerimento che i perovskiti potessero fare un buon materiale laser. Ma non era ancora un laser. Per creare un laser, i ricercatori devono creare una struttura che rimbalzi di luce avanti e indietro. Nel materiale giusto, quella luce di spola stimola una cascata di ulteriori fotoni per emergere tutti ad una singola frequenza. Così Sargent e i suoi colleghi hanno trasformato le perovskite in sfere che hanno spinto la luce a rimbalzare all'interno e hanno scoperto che emerse come luce laser a infrarossi. Nel frattempo, i fisici Henry Snaith dell'Università di Oxford e Richard Friend dell'Università di Cambridge, entrambi nel Regno Unito, hanno riferito che quando la loro squadra ha inserito un film perovskite tra specchi laser noti come riflettori di Bragg, anch'esso ha prodotto laser a infrarossi luce quando colpisci per la prima volta con luce laser di lunghezza d'onda più corta.

Perovskites ha ancora una lunga strada da percorrere prima di realizzare laser commercialmente validi, afferma Sargent. Per cominciare, i ricercatori devono dimostrare che i materiali possono perdere quando sono collegati a una presa elettrica, piuttosto che quando vengono colpiti con un altro raggio di luce laser. Né il gruppo di Sargent né quello di Snaith lo hanno ancora fatto. Se possono, afferma Sargent, "sarebbe molto importante" perché le perovskite potrebbero essere coltivate su wafer di silicio economici, creando potenzialmente una nuova classe di laser economici per l'industria delle telecomunicazioni.

Anche senza questo passo, il nuovo lavoro sottolinea quanto siano impressionanti le perovskite per qualcosa di così semplice ed economico da crescere, afferma David Ginley, scienziato dei materiali presso il National Renewable Energy Laboratory di Golden, in Colorado. "È davvero straordinario quanto sia buono il materiale."

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