Un nouveau matériau transforme la lumière, créant de nouvelles possibilités pour les capteurs
"Ce processus nous permet de concevoir des matériaux d'une manière totalement nouvelle.
Un groupe de scientifiques et d'ingénieurs, dont des chercheurs de l'université du Texas à Austin, a créé une nouvelle classe de matériaux capables d'absorber la lumière à faible énergie et de la transformer en lumière à plus haute énergie. Le nouveau matériau est composé de nanoparticules de silicium ultra-petites et de molécules organiques étroitement liées à celles utilisées dans les téléviseurs OLED. Ce nouveau composite déplace efficacement les électrons entre ses composants organiques et inorganiques, avec des applications pour des panneaux solaires plus efficaces, une imagerie médicale plus précise et de meilleures lunettes de vision nocturne. Le matériau est décrit dans un nouvel article publié dans Nature Chemistry.
Une nouvelle classe de matériaux capables d'absorber la lumière à faible énergie et de la transformer en lumière à plus haute énergie est un composite de matériaux organiques et inorganiques. L'équipe comprend des chercheurs de l'université du Texas à Austin.
University of Texas at Austin
"Ce processus nous offre une toute nouvelle façon de concevoir des matériaux", a déclaré Sean Roberts, professeur agrégé de chimie à l'UT Austin. "Il nous permet de prendre deux substances extrêmement différentes, le silicium et les molécules organiques, et de les lier suffisamment fortement pour créer non pas un simple mélange, mais un matériau hybride entièrement nouveau dont les propriétés sont totalement distinctes de celles de chacun des deux composants".
Les matériaux composites sont constitués de deux ou plusieurs composants qui adoptent des propriétés uniques lorsqu'ils sont combinés. Par exemple, les composites de fibres de carbone et de résines sont utilisés comme matériaux légers pour les ailes d'avion, les voitures de course et de nombreux produits sportifs. Dans l'article co-écrit par Roberts, les composants inorganiques et organiques sont combinés pour présenter une interaction unique avec la lumière.
Parmi ces propriétés figure la capacité de transformer les photons de grande longueur d'onde - le type de lumière rouge, qui a tendance à bien traverser les tissus, le brouillard et les liquides - en photons bleus ou ultraviolets de courte longueur d'onde, qui sont le type de lumière qui fait généralement fonctionner les capteurs ou produit une large gamme de réactions chimiques. Cela signifie que le matériau pourrait s'avérer utile dans de nouvelles technologies aussi diverses que la bio-imagerie, l'impression 3D à base de lumière et les capteurs de lumière qui peuvent être utilisés pour aider les voitures auto-conduites à traverser le brouillard.
"Ce concept pourrait permettre de créer des systèmes capables de voir dans le proche infrarouge", explique M. Roberts. "Cela peut être utile pour les véhicules autonomes, les capteurs et les systèmes de vision nocturne.
La transformation d'une lumière à faible énergie en une lumière à plus haute énergie peut également contribuer à accroître l'efficacité des cellules solaires en leur permettant de capter la lumière proche de l'infrarouge qui les traverserait normalement. Lorsque la technologie sera optimisée, la capture de la lumière à faible énergie pourrait réduire la taille des panneaux solaires de 30 %.
Les membres de l'équipe de recherche, qui comprend des scientifiques de l'université de Californie Riverside, de l'université du Colorado Boulder et de l'université de l'Utah, travaillent sur ce type de conversion de la lumière depuis plusieurs années. Dans un article précédent, ils décrivaient avoir réussi à connecter l'anthracène, une molécule organique capable d'émettre de la lumière bleue, avec le silicium, un matériau utilisé dans les panneaux solaires et dans de nombreux semi-conducteurs. Cherchant à amplifier l'interaction entre ces matériaux, l'équipe a mis au point une nouvelle méthode pour créer des ponts électriquement conducteurs entre l'anthracène et les nanocristaux de silicium. La liaison chimique forte qui en résulte augmente la vitesse à laquelle les deux molécules peuvent échanger de l'énergie, doublant presque l'efficacité de la conversion d'une lumière de faible énergie en une lumière de plus grande énergie, par rapport à la percée précédente de l'équipe.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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