En conjuguant leurs expertises, deux ingénieurs en science des matériaux de l'Université Washington à St. Louis ont modifié les propriétés électroniques d'une nouvelle classe de matériaux, simplement en l'exposant à la lumière.

Avec un financement du Washington University International Center for Advanced Renewable Energy and Sustainability (I-CARES), Parag Banerjee, Doctorat, et Srikanth Singamaneni, Doctorat, et les deux professeurs assistants en science des matériaux, réunissant leurs domaines de recherche respectifs.

Le domaine d'expertise de Singamaneni est la fabrication de minuscules, nanoparticules de type galet, en particulier les nanotiges d'or. Le domaine d'expertise de Banerjee est la fabrication de films minces. Ils voulaient voir comment les propriétés des deux matériaux changeraient lorsqu'elles étaient combinées.

La recherche a été publiée en ligne en août dans Matériaux et interfaces appliqués ACS .

L'équipe de recherche a pris les nanotiges d'or et a mis une très fine couche d'oxyde de zinc, un ingrédient commun dans la crème solaire, dessus pour créer un composite. Quand ils ont allumé la lumière, ils ont remarqué que le composite était passé d'un composite à propriétés métalliques à un semi-conducteur, un matériau qui conduit en partie le courant. Les semi-conducteurs sont généralement constitués de silicium et sont utilisés dans les ordinateurs et presque tous les appareils électroniques.

"Nous appelons cela la commutation métal-semi-conducteur, " Banerjee dit. "C'est un résultat très excitant car il peut conduire à des opportunités dans différents types de capteurs et d'appareils."

Banjeree dit que lorsque les nanotiges métalliques en or sont exposées à la lumière, les électrons à l'intérieur de l'or s'excitent et pénètrent dans le film d'oxyde de zinc, qui est un semi-conducteur. Lorsque l'oxyde de zinc obtient ces nouveaux électrons, il commence à conduire l'électricité.

"Nous avons découvert que plus le film est fin, meilleure est la réponse, " dit-il. " Plus le film est épais, la réponse s'en va. Comment mince? Environ 10 nanomètres, ou un 10 milliardième de mètre."

D'autres chercheurs travaillant avec des cellules solaires ou des dispositifs photovoltaïques ont remarqué une amélioration des performances lorsque ces deux matériaux sont combinés, cependant, jusqu'à maintenant, personne ne l'a décomposé pour découvrir comment cela se passe, dit Banerjee.

"Si nous commençons à comprendre le mécanisme de conduction de charge, nous pouvons commencer à réfléchir aux applications, " dit-il. " Nous pensons qu'il existe des opportunités pour fabriquer des capteurs très sensibles, comme un œil électronique. Nous cherchons maintenant à voir s'il y a une réponse différente lorsque nous affichons un rouge, lumière bleue ou verte sur ce matériau."

Banerjee dit également que cette même technologie peut être utilisée dans les cellules solaires.