Phương pháp mới để "Thu hoạch" năng lượng từ ánh sáng

Các nhà nghiên cứu tạo ra cấu trúc nano với các hạt quang dẫn (Ảnh: Đại học Pennsylvania

Dawn Bonnell, phó hiệu trưởng ĐH Pennsylvania dẫn đầu nghiên cứu cùng với David Conklin - một nghiên cứu sinh luận án tiến sĩ, ngoài ra còn có sự hợp tác của các nhà nghiên cứu đến từ Trung tâm Giao diện sinh học/Nano, và Michael J Therien của Đại học Duke.

“Chúng tôi rất hứng khởi khi phát hiện ra một quy trình tốt hơn các chất quang dẫn thông thường” Bonnell nói “Sử dụng phương pháp này giúp cải tiến việc “thu hoạch” năng lượng và các thiết bị quang điện”.

Nghiên cứu được đăng trên tạp chí ACS Nano và đã được thảo luận tại một cuộc họp báo ở Indianapolis (Mỹ) hôm nay.

Nghiên cứu mới tập trung vào cấu trúc nano plasmon, đặc biệt là các vật liệu chế tạo từ những hạt vàng và phân tử porphyin nhạy sáng, chúng có kích thước chính xác và được sắp xếp theo mô hình cụ thể. Plasmon là một tập họp các hạt electron dao động, nó có thể bị kích thích bởi bức xạ quang học và tạo ra một dòng điện di chuyển trong một mô hình, mô hình này được quyết định bởi kích thước và sự bố trí các hạt vàng cũng như tính chất điện của môi trường xung quanh.

Bởi vì các vật liệu này có thể nâng cao sự tán xạ của ánh sáng, chúng có tiềm năng được sử dụng để hỗ trợ một loạt các ứng dụng công nghệ.

Năm 2010, Bonnel và các đồng nghiệp công bố một bài báo trên ACS Nano, trong đó báo cáo về việc chế tạo cấu trúc nano plasmon.

“Chúng tôi giả sử rằng khi plasmon đạt đến trạng thái giàu năng lượng nhất, chúng tôi có thể “thu hoạch” các hạt electron có trong vật liệu. Nếu làm được, chúng ta thể sử dụng chúng trong các ứng dụng của những thiết bị điện tử phân tử".

Để kiểm tra dòng điện phát sinh từ plasmon, các nhà nghiên cứu thay đổi kích thước của các hạt nano vàng, phân tử porphyin, và khoảng cách giữa các thành phần này. Họ thiết kế sao cho dòng điện chỉ được duy trì từ các hạt electron được “thu hoạch” từ plasmon.

“So với quy trình tạo năng lượng ánh sáng thông thường thì phương pháp này giúp tăng từ 3 đến 10 lần hiệu suất”- Bonnell nói.