Físicos arrojan luz sobre la capacidad de absorción de los fotones: investigaciones con posibles implicaciones para la fotovoltaica

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Físicos de tres universidades de Estados Unidos han desarrollado un medio para observar, y potencialmente afinar, la naturaleza de la transferencia de energía de los fotones ligeros a los materiales, una investigación que podría transformar la eficiencia de las células solares fotovoltaicas.

Investigadores de la Universidad de Emory, el Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad de Ohio pudieron observar lo que sucedió cuando la energía de los fotones de luz se transfirió a electrones en nanocapas de oro y, según un artículo publicado en Nature Communications, pudieron efectuar transiciones electrónicas en diferentes frecuencias y a través de un proceso físico diferente.

Manoj Manjare, de la Universidad de Emory en Atlanta, organizó un experimento en el que se iluminaron dos ráfagas de luz ultrarrápidas secuenciales en nanocapas de oro ubicadas en diferentes ángulos, informa el sitio web de ciencia EurekAlert!.

“El oro absorbió el primer pulso”, dice el autor principal del artículo, Hayk Harutyunyan, profesor de Física en Emory. “El segundo pulso de luz midió los resultados de esa absorción, mostrando cómo los electrones cambiaron de un estado terrestre a uno excitado. En un cierto ángulo de excitación, pudimos inducir transiciones electrónicas que no eran solo una frecuencia diferente, sino un proceso físico diferente. Pudimos rastrear la evolución de ese proceso a lo largo del tiempo y demostrar por qué y cómo ocurren esas transiciones”.

Harutyunyan y sus coinvestigadores planean continuar perfeccionando sus métodos usando oro, así como experimentar usando otros materiales.

Los experimentos se establecieron con la ayuda de herramientas matemáticas y modelos teóricos proporcionados por Stephen Gray, Gary Wiederrecht y Tal Heipern, del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos, con Alexander Govorov de la Universidad de Ohio que también trabajó en modelaje teórico.

“No usamos el poder computacional bruto”, añadió Harutyunyan. “Comenzamos con datos experimentales y desarrollamos un modelo analítico y teórico que nos permitió utilizar papel y lápiz para decodificar los datos”.