Publicación de Global Energy.-
Uno de los elementos clave de los dispositivos de fibra óptica utilizados en la industria de la energía solar y de TI son los electrodos que conducen una corriente eléctrica generada por luz. Según estudios anteriores, los dispositivos ópticos en los que los electrodos transmiten luz son más eficientes que los que tienen electrodos opacos. Sin embargo, hasta hace poco los científicos no podían crear electrodos transparentes universales. Por lo general, estos materiales no conducen suficientemente bien la corriente o son muy transparentes sólo en un rango determinado (por ejemplo, en la región del infrarrojo cercano del espectro).
Los científicos del Instituto de Automatización y Control de Procesos de la Rama del Lejano Oriente de la Academia de Ciencias de Rusia intentaron resolver este problema desarrollando electrodos a base de digermanida de calcio, es decir, un compuesto formado por capas bidimensionales alternas de átomos de calcio y germanio. Los autores del estudio desarrollaron películas delgadas (decenas de miles de veces más delgadas que un milímetro) de este material depositando calcio y germanio en una cámara de vacío sobre un sustrato de óxido de aluminio y sometiéndolos a un tratamiento de temperatura de 750-850°C.
Para evaluar la transparencia de las muestras obtenidas, los investigadores dejaron pasar a través de ellas luz de diferentes longitudes de onda. El material resultó ser capaz de transmitir hasta el 78% de la radiación, pero principalmente en el rango infrarrojo de 1.000 a 4.000 nanómetros. Para mejorar el rendimiento de los electrodos, los físicos decidieron utilizar un láser para hacer pequeños agujeros cuadrados en la película para que apareciera un patrón de cuadros en la superficie del material. La perforación aumentó la transparencia del electrodo hasta un 90%, especialmente en la región del espectro visible. Como resultado, el electrodo se volvió transparente en una gama más amplia de longitudes de onda de luz: de 400 a 7.000 nanómetros, mientras que el tratamiento no afectó significativamente a sus características eléctricas.
“El procesamiento con láser da como resultado la formación de microagujeros completamente transparentes, y cuanto mayor sea su densidad, mayor será la transparencia general del área estampada. Al mismo tiempo, una perforación excesiva suele aumentar la resistencia eléctrica de la película, la segunda característica importante de cualquier electrodo conductor transparente. Cuanto mayor sea la resistencia, mayores serán las pérdidas en el flujo de corriente a través del electrodo. En este sentido, es necesario un equilibrio entre la transmisión óptica y la conductividad eléctrica”, cita la Fundación Rusa para la Ciencia Alexander Kuchmizhak, doctor en física y matemáticas, uno de los autores del estudio.
