Vật liệu đột phá sẽ đem lại các tấm pin mặt trời và điện tử giá rẻ, phổ biến hơn

Hãy tưởng tượng các thiết bị điện tử được in bằng máy in phun đơn giản, hoặc một tấm pin mặt trời có thể được vẽ lên tường của tòa nhà. Công nghệ như vậy sẽ cắt giảm chi phí sản xuất các thiết bị điện tử và cho phép những cách mới tích hợp chúng vào cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Trong 2 thập kỷ qua, một loại vật liệu gọi là chất bán dẫn hữu cơ, được tạo ra từ các phân tử hoặc polyme, đã được phát triển cho các mục đích như thế. Nhưng một số tính chất của vật liệu này gây ra một trở ngại lớn làm hạn chế việc sử dụng rộng rãi của chúng.

“Trong vật liệu này, 1 electron thường được liên kết với đối tác của nó, 1 electron bị thiếu gọi là “lỗ trống” và không thể di chuyển tự do”- PGS. Wai-Lun Chan thuộc ĐH Kansas nói- “Cái gọi là “electron tự do”, đi lang thang tự do trong vật liệu và dẫn điện, rất hiếm và không thể được tạo ra bằng cách hấp thụ ánh sáng.

Điều này cản trở việc sử dụng các vật liệu hữu cơ này vào các ứng dụng như tấm pin mặt trời sẽ cho hiệu suất kém”.

Chan cho biết “giải phóng các electron” là vấn đề trọng tâm trong việc phát triển chất bán dẫn hữu cơ cho pin mặt trời, cảm biến ánh sáng và nhiều ứng dụng quang điện tử khác.

Hiện 2 nhóm nghiên cứu vật lý ĐH Kansas, đứng đầu là Chan và Hui Zhao, đã tạo ra các electron tự do từ chất bán dẫn hữu cơ một cách hiệu quả khi kết hợp với một lớp molybdenum disulfide (MoS2) một chất bán dẫn (2-D) được phát hiện gần đây.

Lớp 2-D này cho phép các electron thoát khỏi “lỗ trống” và di chuyển tự do. Phát hiện vừa được công bố trên tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ, một tạp chí hàng đầu về hóa học và các lĩnh vực khoa học.

HẢI HUỲNH (Nguồn: Journal of American Chemical Society)