Efeito plasmoelétrico: nova forma de converter luz em eletricidade

As correntes geradas são significativas, podendo ter aplicações práticas. [Imagem: Sheldon et al. - 10.1126/science.1258405]

Conversão fotoelétrica

Uma equipe dos EUA e da Holanda descobriu uma nova forma de produzir uma corrente elétrica iluminando um material sólido.

Ao contrário dos dispositivos fotovoltaicos conhecidos, como as células solares, o novo sistema não se baseia em semicondutores, mas nosplásmons de superfície, ondas de elétrons que emergem na superfície de nanoestruturas metálicas e interagem muito fortemente com a luz.

Em 2009, pesquisadores australianos descobriram que é possível ajustar a frequência de ressonância dos plásmons de superfície aplicando um potencial elétrico a nanopartículas de ouro.

Agora, Matthew Sheldon e seus colegas demonstraram que o oposto também é verdadeiro: é possível gerar um potencial elétrico na superfície das nanoestruturas usando luz para modificar a densidade das cargas elétricas na sua superfície.

Efeito plasmoelétrico

O efeito foi demonstrado em nanobastões de ouro construídos sobre uma base de óxido de índio-estanho. Quando a luz de um laser é aplicada sobre as duas faces da nanoestrutura cria-se uma tensão que é positiva quando a luz tem comprimento de onda maior do que 550 nanômetros, e negativa quando o laser tem comprimento de onda menor do que isso.

Os 550 nanômetros são determinados pela nanoestrutura, que pode ser ajustada para trabalhar com outras frequências.

A equipe batizou o fenômeno de efeito plasmoelétrico, que poderia ser explicado por uma tendência da nanoestrutura a buscar o ajuste de sua densidade superficial de cargas entrando em ressonância com a luz incidente. Contudo, uma teoria mais abrangente ainda é necessária para explicar termodinamicamente a geração da corrente de elétrons que sai do dispositivo.

"Nós observamos potenciais plasmoelétricos tão grandes quanto 100 milivolts sob iluminação de 100 miliwatts por centímetro quadrado. Células plasmoelétricas poderão permitir o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos capazes de converter luz em energia elétrica," resume a equipe.