Egy tudósokból és mérnökökből álló csoport, a Texasi Egyetem kutatóit beleértve, létrehozott egy új anyagcsoportot, amely képes alacsony energiájú fényt felszívni és magasabb energiájú fénnyé alakítani. Az új anyag ultra kicsi szilícium nanorészecskékből és organikus molekulákból áll, amelyek szorosan kapcsolódnak az OLED TV-kben használt molekulákhoz. Ez az új kompozit hatékonyan mozgatja az elektronokat a szerves és szervetlen komponensei között, és alkalmazása hatékonyabb lehet olyan területeken, mint a napenergia panelek, pontosabb orvosi képalkotás és jobb éjszakai látású szemüvegek kifejlesztése.
"Ez a folyamat egy teljesen új módot ad nekünk az anyagok tervezésére" - mondta Sean Roberts, a Texasi Egyetem kémiai tanszékének egyetemi docense. "Lehetővé teszi számunkra, hogy két teljesen különböző anyagot, szilíciumot és szerves molekulákat, olyan erősen összekapcsoljunk, hogy ne csak egy keveréket hozzunk létre, hanem teljesen új hibrid anyagot, amelynek tulajdonságai teljesen eltérnek a két komponenstől."
A kompozitok két vagy több komponensből állnak, amelyek egyedülálló tulajdonságokat öltenek, amikor össze vannak kombinálva. Például a szénszálakból és gyantákból álló kompozitokat használják repülőgépszárnyakhoz, versenyautókhoz és számos sporttermékhez. A Roberts által társszerzőként jegyzett tanulmányban a szervetlen és szerves komponensek kombinálódnak, hogy egyedi kölcsönhatást mutassanak a fénnyel.
Ezek között a tulajdonságok között szerepel a hosszú hullámhosszú fotonok - amelyeket a vörös fényben találunk, és általában jól áthaladnak a szöveten, ködön és folyadékon - átalakítása rövid hullámhosszú kék vagy ultraibolya fotonokká, amelyek általában működtetik a szenzorokat vagy számos kémiai reakciót eredményeznek. Ez azt jelenti, hogy az anyag hasznos lehet olyan új technológiákban, mint a bio-képalkotás, a fény alapú 3D nyomtatás és a fényérzékelők, amelyek segíthetnek az önvezető autóknak a ködben való közlekedésben.
"Ez a koncepció képes lehet olyan rendszerek létrehozására, amelyek közel infravörös tartományban képesek látni" - mondta Roberts. "Ez hasznos lehet az önvezető járművek, érzékelők és éjszakai látású rendszerek számára."
Az alacsony energiájú fény magas energiává alakítása a napenergia cellák hatékonyságának növeléséhez is hozzájárulhat, lehetővé téve számukra, hogy a normál körülmények között átjutó közeli infravörös fényt is elkapják. Amikor a technológia optimalizálódik, az alacsony energiájú fény befogása akár a napenergia panelek méretét is csökkentheti 30%-kal.
A kutatócsapat tagjai közé tartoznak a Kaliforniai Egyetem Riverside-i, a Colorado Boulder-i Egyetem és a Utah-i Egyetem tudósai is. Több éve dolgoznak már ezen a fényátalakításon. Egy korábbi tanulmányukban már leírták, hogy sikeresen összekapcsolták az antrecén nevű organikus molekulát, amely kék fényt képes kibocsátani, a szilíciummal, amelyet napenergia panelekben és számos félvezetőben használnak. Az anyagok közötti kölcsönhatást fokozva a csapat új módszert fejlesztett ki az antrecén és a szilícium nanorészecskék közötti elektromos vezetőhidak kialakítására. Az eredményeként létrejött erős kémiai kötés a korábbi áttörésekhez képest is növeli a két molekula energiacseréjének sebességét, majdnem megduplázva az alacsony energiájú fény átalakításának hatékonyságát magasabb energiájú fénnyé.