Pesquisa acaba de ser publicada na Science Advances (te linko aqui) mostra um avanço incrível no campo da tecnologia de sensores. Grande o suficiente para ser desconcertante. Na verdade, o documento apresenta um sensor de luz, um fotodiodo, capaz de converter luz em sinal elétrico com uma incrível eficiência de 200%.
Sim, você entendeu bem: o aparelho, baseado na física quântica, produziria mais energia do que recebe. Não torça o nariz, eu já fiz isso: e ainda assim, o estudo está aí.
E pode um dia levar a sistemas de monitoramento de saúde que não precisam de energia, ou quem sabe o que mais: mas vamos prosseguir passo a passo.
Como funciona um fotodiodo
Ao falar sobre fotodiodos, eficiência refere-se a número de partículas de luz que podem ser convertidas em sinais elétricos. Mas há um aspecto mais específico que os cientistas levam em consideração: a produção de fotoelétrons. Em resumo, o número de elétrons gerados pelos fótons que atingem o sensor de luz.
Este tipo de rendimento é determinado pela chamada eficiência quântica, ou seja, a capacidade de um material produzir partículas portadoras de carga a um nível fundamental. “O que importa no mundo dos fotodiodos é a eficiência quântica”, confirma René Janssen, engenheiro químico da Universidade de Eindhoven. “Em vez da quantidade total de energia solar, o que conta é o número de fótons que o diodo converte em elétrons.” É precisamente esta eficiência quântica que determina o rendimento dos fotoelétrons e, portanto, a eficácia do fotodiodo.
Um sensor de luz recorde
A equipe de pesquisa iniciou o estudo montando um dispositivo que combina dois tipos de células solares: células de perovskita e células orgânicas. O resultado foi uma eficiência quântica inicial surpreendente de 70%: o já bastante animador ponto de partida levou os pesquisadores a ir além, introduzindo uma luz verde adicional para tentar melhorar ainda mais o desempenho do dispositivo.
E parece que conseguiram: na verdade, o dispositivo superou todas as expectativas. A eficiência quântica do fotodiodo foi aumentada para 200% e, embora ainda não esteja totalmente claro por que esse aumento ocorreu, os pesquisadores têm algumas hipóteses.
Quando os fótons atingem o material do fotodiodo, os elétrons são excitados e migram, criando um acúmulo de carga que pode ser convertido em corrente elétrica.
“Nossa hipótese é que a introdução de luz verde poderia liberar elétrons na camada de perovskita”, dados o engenheiro químico Ricardo Ollearo, da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, entre os autores da pesquisa. “Esses elétrons são então convertidos em corrente somente quando os fótons atingem uma camada diferente.”
Ou seja, toda vez que um fóton infravermelho fosse convertido em elétron, ele receberia a “companhia” de um elétron “bônus”, e isso explicaria a incrível eficiência de 200% (e potencialmente maior).
Sensor de luz “impossível”: por que pode ser realmente importante
Ainda há muitas questões a responder e a investigação continua, mas pode levar a desenvolvimentos estimulantes para o futuro da energia limpa a médio prazo.
No futuro imediato, os efeitos positivos desta tecnologia poderão ser aqueles na área de diagnóstico. Um sensor de luz tão eficiente pode detectar até mesmo as menores mudanças na luz a distâncias maiores, tornando-o particularmente útil para medir a frequência cardíaca e a pressão arterial.
A equipe de pesquisa usou esse fotodiodo superfino (cem vezes mais fino que uma folha de jornal) para medir mudanças na luz infravermelha refletida por um dedo a uma distância de mais de um metro. A partir daí, você pode medir algumas coisas.
No futuro
Essa tecnologia pode permitir que uma pessoa conheça seu estado vital remotamente, sem usar dispositivos.
Parâmetros como pressão arterial, frequência cardíaca e frequência respiratória podem ser observados sem tocar em nada. Nem mesmo com um smartwatch. Isso pode ser feito simplesmente estando dentro do alcance de um dispositivo baseado em um sensor de luz como este.
Na verdade, é o caso de dizer que “tudo está iluminado”.
