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Unidad de Cultura Científica

Nuevo fotodetector bidimensional ultrasensible

27/03/2017
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Representación gráfica de un fotodetector basado en MoS2 sujeto a un proceso de funcionalización-limpieza: (1) Fotodetector pristino basado en MoS2. (2) Funcionalización con colorantes orgánicos (3) Limpieza del fotodetector con un disolvente`pp

Científicos de la UAM y el instituto IMDEA-Nanociencia han conseguido incrementar 10 mil veces la repuesta a la luz visible de fotodetectores basados en disulfuro de molibdeno, un material bidimensional muy prometedor para el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos.

Los materiales bidimensionales o 2D (cuyo espesor es del orden de 1 nanómetro) están siendo estudiados como posibles candidatos en una nueva generación de fotodetectores ultrasensibles, flexibles y transparentes, con la capacidad de generar respuestas eléctricas muy altas. Estos materiales podrían servir, por ejemplo, para recubrir las ventanas de una casa o un coche con componentes transparentes capaces de generar y almacenar energía eléctrica a partir de la luz solar.

Ahora, científicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el instituto IMDEA-Nanociencia han descubierto cómo incrementar 10 mil veces la respuesta de fotodetectores basados en disulfuro de molibdeno (MoS2). Para esto solo es necesario recubrir el material con colorantes orgánicos, como los perilenos o las porfirinas.

El hallazgo supone un importante avance en el estudio de materiales 2D y el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos como fotodetectores, LEDs y celdas solares.

“El descubrimiento resulta muy significativo no sólo por el alto incremento de la fotorespuesta, sino porque se trata de un proceso reversible, gracias al cual se podría fabricar un fotodetector que aumente o disminuya su rendimiento en función de la cantidad de luz incidente”, afirman los autores.

“Por ejemplo —agregan— en condiciones de alta iluminación como un día soleado, se podría emplear el material transparente para generar electricidad. Y en condiciones de poca iluminación como un día nublado, se podría recubrir el material con el colorante para aumentar su rendimiento.”


Un simple recubrimiento

Un fotodetector 2D basado en disulfuro de molibdeno es muy sensible a la luz visible, sin embargo, al ser recubierto con una fina capa de colorante orgánico, esta sensibilidad se potencia mucho más.

El proceso es tan sencillo como colocar una gota de una disolución que contenga el colorante, cubriendo todo el material, y esperar a que el disolvente se evapore en cuestión de 2 o 3 minutos.

El resultado es un dopaje del MoS2 por parte de las moléculas que recubren el material (el colorante), lo que permite al material generar 10 mil veces más electricidad. Luego, el colorante puede ser eliminado simplemente lavando el material con un disolvente. Este proceso es totalmente reversible y reproducible.

El trabajo, publicado en la revista Chemical Communications, fue llevado a cabo por el Dr. Aday J. Molina-Mendoza (Universidad Autónoma de Madrid, actualmente en la Universidad Tecnológica de Viena), y dos grupos del IMDEA-Nanociencia (Madrid), liderados por el Dr. Andrés Castellanos-Gomez y el Dr. Emilio M. Pérez.


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Referencia bibliográfica:

Aday J. Molina-Mendoza, Luis Vaquero-Garzon, Sofia Leret, Leire de Juan-Fernández, Emilio M Pérez, Andres Castellanos-Gomez. “Engineering the optoelectronic properties of MoS2 photodetectors through reversible noncovalent functionalization”. Chem. Commun., 2016, 52, 14365-14368. (DOI: 10.1039/C6CC07678E).