Cientistas do Laboratório Nacional de Berkeley, nos Estados Unidos, do centro de pesquisa Desy e da Universidade Técnica Freiberg, ambos da Alemanha, revelaram em artigo na revista “Nature Communications” a descoberta de uma nova rota oculta geradora de carga que pode ajudar pesquisadores a desenvolver maneiras mais eficientes de converter a luz solar em eletricidade ou em combustíveis solares como o hidrogênio.

Com a ajuda do laser de elétrons livres Flash, do centro de pesquisa Desy, os pesquisadores conseguiram brilhar flashes de laser ultracurtos e raios-X no composto molecular ftalalocianina de cobre:fulereno (CuPc:C₆₀), material utilizado para estudar os mecanismos de geração de carga, com uma resolução temporal de 290 femtosegundos (290 quadrilhões de segundo).

A combinação dos pulsos ultracurtos da luz com a técnica chamada espectroscopia de fotomissão de raios-X (TRXPS) permitiu que os pesquisadores observassem e contassem em tempo real quantos fótons infravermelhos absorvidos por CuPc:C₆₀ formaram cargas separadas úteis, e quantos dos fótons absorvidos só levaram ao aquecimento do material.

A abordagem da pesquisa revelou um caminho desconhecido em CuPc:C₆₀ que transforma até 22% dos fótons infravermelhos absorvidos em cargas separadas, segundo os autores do artigo (vide ilustração). Os achados dos pesquisadores dão forte apoio à percepção de que a separação de cargas contribui significativamente para a indicação de novas opções de colheita de luz (quando a energia solar é capturada e a energia absorvida transferida através de uma rede de moléculas) em heterojunções orgânicas.

Estudos anteriores de CuPc:C₆₀ avaliavam a eficiência do sistema medindo a quantidade total de cargas ou hidrogênio ou oxigênio produzido ao usar o material em um dispositivo fotovoltaico. Mas essa abordagem anterior era limitada a medir a eficiência do processo e não revelava o que acontecia no meio do sistema, o que foi agora realizado pela pesquisa. O esforço em entender a dinâmica ultrarrápida da conversão de fótons para carga é primordial para otimizar novos sistemas de colheita de luz.