La fotoconductividad es un fenómeno óptico y eléctrico muy conocido en el que un material se vuelve un mejor conductor eléctrico debido a la absorción de luz. Hace menos de una década se crearon los primeros materiales que se vuelven menos conductores cuando se exponen a la luz. Este fenómeno se conoce como fotoconductividad inversa (IPC por sus siglas en inglés). Es un comportamiento de fotorespuesta que existe en pocos materiales, y que tiene potenciales aplicaciones en el desarrollo de dispositivos fotónicos y memorias no volátiles –no necesitan energía para mantener guardada la información– con baja potencia de consumo. El efecto también podría explotarse para crear nuevos tipos de sensores que puedan ajustarse para diferentes propiedades espectrales e imprimirse directamente sobre sustratos de plástico.
El grupo de investigación de Daniel Errandonea (Instituto de Ciencias de Materiales - Universitat de València, en el Parc Científic) forma parte del equipo internacional (China, Corea, España, EEUU y Letonia) que ha conseguido controlar y modificar la fotoconductividad inversa en un material híbrido basado en nanopartículas de óxido de wolframio con exceso de cargas negativas (tipo n), recubiertas por una capa de óxido de cobre (CuO) con exceso de cargas positivas (tipo p). Esto lo han realizado sometiendo el material a alta presión utilizando un dispositivo llamado celda de diamante.
"Desde un punto de vista práctico, lo que hemos hecho es ajustar la fotorespuesta de las nanopartículas de WO3, tanto en magnitud como en signo, simplemente modificando la estructura cristalina (y consecuentemente las propiedades electrónicas) por medio de la aplicación de alta presión. Dependiendo de la presión aplicada conseguimos que la conductividad del material aumente o disminuya con la iluminación", señala Errandonea.
Publicado en la revista Advanced Science, el trabajo analiza la fotoconductividad producida mediante alta presión en nanocuboides de WO3 funcionalizados con nanopartículas de CuO. Para conseguir entender el fenómeno estudiado se empleó una batería de técnicas experimentales y se requirió del uso de grandes instalaciones de radiación sincrotrón. Como resultado se consiguió modificar de forma controlada y reversible la fotoconductividad y entender el origen de la IPC. Esto es una herramienta poderosa para mejorar el rendimiento optomecánico de cualquier material híbrido. También proporciona una herramienta para mejorar en el futuro el rendimiento de dispositivos fotovoltaicos y para, por medio de la absorción de energía solar, generar energía mediante la división del agua y degradar contaminantes orgánicos.
Por la parte española, el proyecto cuenta con financiación de MINECO y de la Generalitat Valenciana (Prometeo EFIMAT).
Referencia:
Tuning the Photoresponse of Nano‐Heterojunction: Pressure‐Induced Inverse Photoconductance in Functionalized WO3 Nanocuboids. Saqib Rahman, Sudeshna Samanta, Alexei Kuzmin, Daniel Errandonea, Hajra Saqib, Dale L. Brewe, Jaeyong Kim, Junling Lu, Lin Wang
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/advs.201901132