Diamantes podem alimentar a rede elétrica e VEs de forma mais eficiente

Um interruptor fotocondutor feito de diamante com deposição de vapor químico sintético sob teste. (Imagem do Laboratório Nacional Lawrence Livermore).

Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos Estados Unidos, publicaram um estudo na Applied Physics Letters, onde apresentam a ideia de usar diamantes como semicondutores de bandgap ultra-largo para fornecer energia mais eficaz à rede elétrica, locomotivas e até carros elétricos.

Em seu artigo, os pesquisadores disseram que os diamantes demonstraram ter mobilidade superior de portadores, campo elétrico de ruptura e condutividade térmica, as propriedades mais importantes para alimentar dispositivos eletrônicos. As gemas também se tornaram especialmente desejáveis após o desenvolvimento de um processo de deposição de vapor químico para o crescimento de monocristais de alta qualidade.

Com base nesse conhecimento anterior, a equipe do LLNL explorou as propriedades dos diamantes feitos de forma sintética que são de qualidade superior aos que ocorrem naturalmente.

“Dissemos a nós mesmos‘ vamos pegar este diamante CVD puro de alta qualidade e irradiá-lo para ver se podemos ajustar a vida útil do transportador”, disse Paulius Grivickas, principal autor de um artigo, em uma declaração à mídia.

Grivickas explicou que em dispositivos fotocondutores, a melhor combinação de condutividade e resposta de frequência é obtida através da introdução de impurezas, que controlam o tempo de vida de recombinação dos portadores. Em diamantes, uma alternativa fácil e barata para essa abordagem é a irradiação de elétrons, onde defeitos de recombinação são criados ao tirar os átomos da rede do lugar.

“Por fim, descobrimos qual defeito de irradiação é responsável pela vida útil do portador e como o defeito se comporta sob recozimento em temperaturas tecnologicamente relevantes”, disse o pesquisador.

Chaves diamantadas fotocondutoras produzidas dessa forma podem ser usadas, por exemplo, na rede elétrica para controlar surtos de corrente e tensão, que podem fritar equipamentos. “Os interruptores de silício atuais são grandes e volumosos, mas os baseados em diamante podem realizar a mesma coisa com um dispositivo que caberia na ponta de um dedo”, disse Grivickas.

O cientista destacou que suas descobertas também têm aplicações em sistemas de entrega de energia, onde existe a possibilidade de geração de energia de radiofrequência da classe megawatt, o que requer a otimização da resposta de alta frequência dos diamantes.