Les chercheurs ont découvert pour la première fois un mécanisme de rétrécissement de la bande interdite à confinement quantique où l'absorption UV des points quantiques de graphène et des nanoparticules de TiO2 peut facilement être étendue dans la plage de la lumière visible.

Un tel mécanisme peut permettre la conception d'une nouvelle classe de matériaux composites pour la récolte de lumière et l'optoélectronique.

Dr Qin Li, Professeur agrégé au Environmental Engineering &Queensland Micro- and Nanotechnology Centre, dit que l'application réelle de ceci serait des cellules solaires à peindre à haute efficacité et une purification de l'eau à l'aide de la lumière du soleil.

« Partout où le soleil est abondant, nous pouvons brosser ce nanomatériau pour récolter l'énergie solaire et créer de l'eau propre, " elle dit.

"Ce mécanisme peut être extrêmement important pour la récolte de lumière. Ce qui est plus important, c'est que nous avons trouvé un moyen simple d'y parvenir, faire un matériau absorbant les UV pour devenir un absorbeur de lumière visible en rétrécissant la bande interdite."

La lumière visible représente 43 % de l'énergie solaire, contre seulement 5 % pour la lumière UV.

Des efforts importants ont été faits pour améliorer l'absorption de la lumière visible par l'oxyde de titane ou développer des matériaux sensibles à la lumière visible en général.

Méthodes utilisées pour l'oxyde de titane, y compris le dopage aux ions métalliques, dopage au carbone, le dopage à l'azote et l'hydrogénation nécessitent généralement des conditions strictes pour obtenir le TiO2 modifié, telles qu'une température élevée ou une pression élevée.

Dans leur article novateur publié dans Communications chimiques , une revue de la Royal Society of Chemistry, les chercheurs ont observé que lorsque des particules de TiO2 sont mélangées à des points quantiques de graphène, le composite résultant absorbe la lumière visible par un mécanisme de rétrécissement de la bande interdite à confinement quantique.

« Nous étions vraiment ravis de découvrir cela :lorsque deux matériaux absorbant les UV, à savoir le TiO2 et les points quantiques de graphène, ont été mélangés, ils ont commencé à absorber dans le domaine visible, plus significativement, la bande interdite peut être réglée par la taille des points quantiques de graphène, " dit le Dr Li.

"Nous avons nommé le phénomène" rétrécissement de la bande interdite à confinement quantique "et ce mécanisme peut être applicable à tous les semi-conducteurs, lorsqu'ils sont liés à des points quantiques de graphène. Un réglage flexible de la bande interdite est extrêmement souhaitable dans les dispositifs à base de semi-conducteurs."

Cette œuvre a été sélectionnée pour figurer sur la couverture intérieure avant de Communications chimiques aujourd'hui (14 juillet). Les travaux de l'équipe sur le mécanisme de fluorescence des points quantiques de graphène ont récemment été présentés dans Nanoéchelle .