Lograr la conversión ascendente fotoquímica de estado sólido ha dado grandes pasos combinando innovaciones de campos tan diversos como la energía renovable, la purificación del agua y la medicina avanzada. Los investigadores de Exciton Science en la UNSW Sydney han logrado avances significativos al demostrar que se puede lograr un paso clave en el proceso de conversión ascendente en estado sólido. Estos avances allanaron el camino para producir dispositivos funcionales a escala comercial. Las aplicaciones potenciales de esta tecnología son amplias e incluyen la catálisis de hidrógeno, la energía solar y la purificación del agua.
El proceso de conversión ascendente combina fotones de baja energía para producir luz visible más rica en energía que puede usarse en células solares o para otros fines. Este proceso, conocido como “aniquilación triplete-triplete”, crea cuasipartículas llamadas excitones. Controlar y reproducir de manera confiable la aniquilación triplete-triplete y la conversión fotoquímica resultante puede aumentar el límite de eficiencia de los dispositivos de energía solar del 33,7% a más del 40%.
Aunque se han realizado estudios básicos de conversión ascendente utilizando muestras líquidas, demostrar con éxito este mecanismo en estado sólido es fundamental para aplicaciones prácticas. En este estudio, los investigadores prepararon películas delgadas de alúmina nanoestructuradas dopadas con fotosensibilizadores. Luego, los agujeros en la estructura se llenaron con moléculas emisoras en una solución concentrada, lo que dio como resultado un prometedor rendimiento cuántico de generación de fotones del 9,4%.
El siguiente paso en este estudio es lograr los mismos resultados de conversión en el estado sólido general. Potencialmente, esto podría lograrse utilizando una sustancia similar a un gel. Las implicaciones de este estudio son de gran alcance. Los láseres podrían revolucionar la medicina al permitir el tratamiento preciso de tumores o adaptar medicamentos a ubicaciones específicas del cuerpo. La conversión ascendente también podría utilizarse para la purificación del agua, generando luz de alta energía para desinfectar el agua y salvar millones de vidas en los países en desarrollo.
Las aplicaciones de la conversión ascendente no terminan aquí. Otros usos potenciales incluyen tecnologías infrarrojas como la visión nocturna y la impresión 3D. El éxito de Exciton Science allana el camino para avances en energía renovable, atención médica y una variedad de otras industrias, llevándonos hacia un futuro más sustentable y tecnológicamente avanzado.
Fuente: ACS Energy Letters, DOI: 10.1021/acsenenergylett.3c01678