Forskare vid Purdue University har utvecklat nya heterostrukturer som kan göra optoelektriska enheter, som solpaneler och sensorer, mer effektiv.

Heterostrukturer görs genom att stapla lager av tvådimensionella material. Här, forskarna staplade två mycket tunna material, volframdisulfid och grafen, för att se om de skulle arbeta tillsammans för att skapa el.

"Om du ville lägga till ett annat material ovanpå kisel, som ofta används i solceller, det skulle vara mycket svårt eftersom det skulle finnas en felaktig överensstämmelse mellan materialen, "sa Libai Huang, professor i kemi vid Purdue's College of Science, som ledde forskningen. "Men dessa atomiskt tunna lager gör att du kan bygga som Legos. Detta öppnar upp många nya sätt att designa funktionalitet."

Grafen, som är en form av kol, är bra på att flytta elektroner. Kolatomer bildar bindningar som elektroner kan använda för att röra sig snabbt; ju snabbare elektronerna rör sig, ju effektivare elektrisk ström de skapar. För jämförelse, elektroner kan röra sig mer än 1, 000 gånger snabbare i grafen än i kisel.

Använda interaktionen mellan grafen och volframdisulfid för att generera en ström, fastän, var en ny idé.

Volframdisulfid har en bandgap, ett energiområde där inga elektroner kan existera, som dikterar den minsta energi som kan absorberas. Volframdisulfids bandgap är två elektronvolter, vilket innebär att endast ljus med mer än två elektronvolter kan absorberas. Genom att lägga till ett lager grafen, Huangs team kunde flytta elektronen från grafen till volframdisulfid, som kräver mindre energi än bandgapet. Detta innebär att även ljus med mindre än två elektronvolter kan användas för att skapa energi.

Applikationerna är inte bara begränsade till solceller, sa Huang. Denna mekanism kan användas för att skapa nya egenskaper i material som används i transistorer, sensorer och mer.