Notícia

Novo material transforma a luz, criando novas possibilidades para sensores e bioimagens

starline via Freepik

Fonte

Universidade do Texas em Austin

Data

quarta-feira, 14 junho 2023 11:55

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Ciência dos Materiais. Engenharia Biomédica. Física Médica. Fotônica. Imagens e Diagnóstico. Manufatura Aditiva. Nanotecnologia. Radiologia. Sistemas de Controle.

Um grupo de cientistas e engenheiros que inclui pesquisadores da Universidade do Texas em Austin, nos Estados Unidos, criou uma nova classe de materiais que pode absorver luz de baixa energia e transformá-la em luz de alta energia. O novo material é composto por nanopartículas de silício ultrapequenas e moléculas orgânicas como as usadas em TVs OLED. O novo composto move eficientemente elétrons entre seus componentes orgânicos e inorgânicos, com aplicações para painéis solares mais eficientes, imagens médicas mais precisas e melhores óculos de visão noturna.

O material foi descrito em um artigo publicado na revista científica Nature Chemistry.

“Esse processo nos permite uma maneira totalmente nova de projetar materiais”, disse o Dr. Sean Roberts, professor de Química na Universidade do Texas em Austin. “Ele nos permite pegar duas substâncias extremamente diferentes, como o silício e moléculas orgânicas, e ligá-las com força suficiente para criar não apenas uma mistura, mas um material híbrido totalmente novo com propriedades completamente distintas de cada um dos dois componentes.”

Compósitos são compostos de dois ou mais componentes que adotam propriedades únicas quando combinados. Por exemplo, compósitos de fibras de carbono e resinas são usados como materiais leves para asas de avião, carros de corrida e muitos produtos esportivos. No artigo com coautoria do professor Sean Roberts, os componentes inorgânicos e orgânicos são combinados para mostrar uma interação única com a luz.

Entre essas propriedades está a capacidade de transformar fótons de comprimento de onda longo – o tipo encontrado na luz vermelha, que tende a viajar bem através de tecidos, névoa e líquidos – em fótons azuis ou ultravioleta de comprimento de onda curto, que são o tipo que geralmente faz os sensores funcionarem. ou produzir uma ampla gama de reações químicas. Isso significa que o material pode ser útil em novas tecnologias tão diversas quanto bioimagem, impressão 3D baseada em luz e sensores de luz que podem ser usados para ajudar carros autônomos a atravessar um nevoeiro, por exemplo.

“Este conceito pode ser capaz de criar sistemas que podem ver no infravermelho próximo. Isso pode ser útil para veículos autônomos, sensores e sistemas de visão noturna”, destacou o professor.

Transformar luz de baixa energia em luz de alta energia também pode potencialmente ajudar a aumentar a eficiência das células solares, permitindo que elas capturem a luz infravermelha próxima que normalmente passaria por elas. Quando a tecnologia for otimizada, a captura de luz de baixa energia pode reduzir o tamanho dos painéis solares em 30%.

Membros da equipe de pesquisa, que inclui cientistas da Universidade da Califórnia em Riverside, Universidade do Colorado Boulder e Universidade de Utah, nos Estados Unidos, trabalham na conversão de luz desse tipo há vários anos. Em um artigo anterior, eles descreveram com sucesso a conexão do antraceno, uma molécula orgânica que pode emitir luz azul, com o silício, um material usado em painéis solares e em muitos semicondutores.

Buscando ampliar a interação entre esses materiais, a equipe desenvolveu um novo método para desenvolver ‘pontes’ eletricamente condutoras entre o antraceno e nanocristais de silício. A forte ligação química resultante aumenta a velocidade com que as duas moléculas podem trocar energia, quase dobrando a eficiência na conversão de luz de energia mais baixa em luz de energia mais alta, em comparação com o avanço anterior da equipe.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade do Texas em Austin (em inglês).

Fonte: Esther Robards-Forbes, Escola de Ciências Naturais da Universidade do Texas em Austin. Imagem: starline via Freepik.

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