Electrones se desplazan en materiales solares en solo 18 femtosegundos

Investigadores de la Universidad de Cambridge realizaron un hallazgo que podría revolucionar el diseño de tecnologías para la captura de energía solar. En experimentos que duraron apenas 18 femtosegundos, observaron cómo los electrones se desplazan a través de materiales solares a velocidades cercanas al límite natural, gracias a vibraciones atómicas que actúan como una "catapulta molecular".

Esta investigación, publicada en Nature Communications el 5 de marzo de 2026, desafió las teorías convencionales que sostenían que la transferencia de carga ultrarrápida requería grandes diferencias de energía entre los materiales. Los científicos habían diseñado un sistema que, según la teoría tradicional, debería haber tenido un rendimiento lento, pero los resultados demostraron lo contrario.

El primer autor del estudio, el Dr. Pratyush Ghosh, explicó: "En lugar de moverse aleatoriamente, el electrón se lanza en una sola explosión coherente. La vibración actúa como una catapulta molecular, impulsando activamente el proceso".

Los investigadores observaron que durante estas vibraciones, la carga eléctrica se separaba en un único movimiento molecular. Un femtosegundo es una medida extremadamente breve, equivalente a un cuadrillón de segundos, lo que implica que a esta escala atómica, los átomos están en constante vibración.

El Dr. Ghosh añadió: "Estamos viendo electrones migrar al mismo ritmo que los átomos. Esta velocidad de transferencia es más rápida que en muchos sistemas orgánicos estudiados anteriormente, coincidiendo con el ritmo natural del movimiento atómico".

Además, el estudio reveló que, al absorber luz, el polímero utilizado en el experimento comienza a vibrar en patrones de alta frecuencia, lo que mezcla estados electrónicos y empuja al electrón a través de la frontera entre materiales, generando un movimiento direccional en lugar de una difusión lenta y aleatoria.

El descubrimiento sugiere que el diseño de tecnologías de recolección de luz podría beneficiarse de la utilización de estas vibraciones moleculares, convirtiendo lo que antes se consideraba una limitación en una herramienta útil para mejorar la eficiencia en dispositivos como células solares y fotodetectores.

El profesor Akshay Rao, coautor del estudio, destacó que este enfoque podría cambiar las reglas del diseño en la ciencia de la energía solar. "En lugar de intentar suprimir el movimiento molecular, ahora podemos diseñar materiales que lo utilicen, convirtiendo las vibraciones en una ventaja".

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