Forskare har för första gången hittat en kvantbegränsad mekanism för bandgapförminskning där UV-absorption av grafenkvantprickarna och TiO2-nanopartiklar enkelt kan utökas till det synliga ljusområdet.

En sådan mekanism kan tillåta design av en ny klass av kompositmaterial för lätt skörd och optoelektronik.

Dr Qin Li, Docent i Environmental Engineering &Queensland Micro- and Nanotechnology Center, säger att verklig tillämpning av detta skulle vara högeffektiva målbara solceller och vattenrening med solsken.

"Överallt där det finns riklig sol kan vi borsta på detta nanomaterial för att skörda solenergi för att skapa rent vatten, " hon säger.

"Denna mekanism kan vara extremt viktig för lätt skörd. Vad som är viktigare är att vi har kommit fram till ett enkelt sätt att uppnå det, att göra ett UV -absorberande material för att bli en synlig ljusabsorberare genom att begränsa bandgapet. "

Synligt ljus utgör 43 procent av solenergin jämfört med bara 5 procent som UV -ljus har.

Stora ansträngningar har gjorts för att förbättra titanias absorption av synligt ljus eller utveckla synligt ljuskänsliga material i allmänhet.

Metoder som används för titania, inklusive metalljondopning, koldopning, kvävedopning och hydrogenering kräver vanligtvis stränga förhållanden för att erhålla det modifierade TiO2, såsom förhöjd temperatur eller högt tryck.

I sin innovativa uppsats publicerad i Kemisk kommunikation , en tidskrift Royal Society of Chemistry, forskarna observerade att när TiO2 -partiklar blandas med grafenkvantprickar, den resulterande kompositen absorberar synligt ljus med en kvantbegränsad bandgap-förträngningsmekanism.

"Vi var verkligen glada över att upptäcka detta:när två UV -absorberande material, nämligen TiO2 och grafenkvantprickar, blandades ihop, de började absorbera i det synliga området, mer betydande, bandgapet kan ställas in med storleken på grafenkvantprickar, "säger Dr Li.

"Vi kallade fenomenet för" kvantbegränsad bandgap-förträngning "och denna mekanism kan vara tillämplig på alla halvledare, när de är kopplade till grafenkvantprickar. Flexibel inställning av bandgap är extremt önskvärt i halvledarbaserade enheter. "

Det här verket har valts ut på framsidan av omslaget Kemisk kommunikation idag (14 juli). Teamets arbete med fluorescensmekanismen för grafenkvantprickar nyligen har också presenterats i Nanoskala .