Un professeur de physique de l'Université du Texas à Arlington a aidé à créer un nanomatériau hybride qui peut être utilisé pour convertir l'énergie lumineuse et thermique en courant électrique, surpassant les méthodes antérieures qui utilisaient soit l'énergie lumineuse soit l'énergie thermique, mais pas les deux.

En collaboration avec le professeur adjoint de la Louisiana Tech University Long Que, Wei Chen, professeur agrégé de physique à l'UT Arlington, et les étudiants diplômés Santana Bala Lakshmanan et Chang Yang ont synthétisé une combinaison de nanoparticules de sulfure de cuivre et de nanotubes de carbone à paroi unique.

L'équipe a utilisé le nanomatériau pour construire un prototype de générateur thermoélectrique qui, espère-t-il, pourra éventuellement produire des milliwatts de puissance. Associé à des puces électroniques, la technologie pourrait être utilisée dans des dispositifs tels que des capteurs autoalimentés, dispositifs électroniques basse consommation et micro-dispositifs biomédicaux implantables, dit Chen.

« Si nous pouvons convertir à la fois la lumière et la chaleur en électricité, le potentiel est énorme pour la production d'énergie, " a dit Chen. " En augmentant le nombre de micro-dispositifs sur une puce, cette technologie pourrait offrir une nouvelle plate-forme efficace pour compléter ou même remplacer la technologie actuelle des cellules solaires."

Dans les tests en laboratoire, la nouvelle structure à couche mince a montré des augmentations allant jusqu'à 80 % de l'absorption de la lumière par rapport aux dispositifs à couche mince de nanotubes à paroi unique seuls, ce qui en fait un générateur plus efficace.

Le sulfure de cuivre est également moins cher et plus respectueux de l'environnement que les métaux nobles utilisés dans des hybrides similaires.

En octobre, le journal Nanotechnologie a publié un article sur le travail intitulé « Réponse thermique optique des nanomatériaux hybrides de nanotubes de carbone à paroi unique et de nanoparticules de sulfure de cuivre ». Dedans, les chercheurs ont également déclaré qu'ils pouvaient améliorer les effets de commutation thermique et optique du nanomatériau hybride jusqu'à dix fois en utilisant un éclairage asymétrique, plutôt qu'un éclairage symétrique.

Co-auteurs sur le Nanotechnologie papier de Louisiana Tech incluent Yi-Hsuan Tseng, Yuan He et Que, tous de l'Institut de microfabrication de l'école.

« La recherche du Dr Chen sur les nanomatériaux est une avancée importante avec un potentiel d'applications de grande envergure, " a déclaré Pamela Jansma, doyen de l'UT Arlington College of Science. "C'est le genre de travail qui démontre la valeur d'une université de recherche dans le nord du Texas et au-delà."

Chen reçoit actuellement un financement du département américain de la Défense pour développer une thérapie photodynamique auto-éclairante à base de nanoparticules à utiliser contre les cancers du sein et de la prostate. En 2010, il a été le premier à publier des résultats dans la revue Nanomedicine démontrant que la lumière proche infrarouge pouvait être utilisée pour chauffer des nanoparticules de sulfure de cuivre pour la thérapie photothermique dans le traitement du cancer, qui détruit les cellules cancéreuses avec une chaleur comprise entre 41 et 45 degrés Celsius.

Le mois prochain, les Journal de nanotechnologie biomédicale publiera les travaux de Chen couplant avec succès des nanoparticules d'or avec des nanoparticules de sulfure de cuivre pour la thérapie photothermique. Un tel matériau serait moins coûteux et potentiellement plus efficace que l'utilisation de particules d'or seules, dit Chen. Le nouvel article s'intitule « Nanocomposites Au/CuS améliorés par champ local en tant qu'agents transducteurs photothermiques efficaces pour le traitement du cancer ».