EPFL、ガラスを「透明」な光エネルギーハーベスターに変える

February, 6, 2024, Lausanne--EPFLの物理学者は、フェムト秒レーザ光で回路をガラス表面に直接パターニングする光伝導回路を作成する新しい方法を提案している。この新技術は、いずれ、光に対して透明でありながら、単一の材料を使用しながら、エネルギーを収穫に役立つ可能性がある。

テルライトガラスにフェムト秒レーザ光を照射するとどうなるか?ガラテア研究所(Galatea Lab)のGözden Torun教授は、東工大の科学者と共同で、いずれ窓を単一素材の集光・センシングデバイスに変えるかもしれないという発見をした論文で、この疑問に答えようとした。結果はPR Appliedに掲載されている。

高エネルギーフェムト秒レーザ光の高速パルスに晒された時にテルライトガラスの原子がどのように再編成されるかに興味を持った科学者たちは、ガラスが露出した場所にナノスケールのテルルとテルル酸化物結晶が形成されることを発見した。両方ともガラスにエッチングされた半導体材料である。それは、科学者にとってエウレカの瞬間だった。日光にさらされた半導体材料が発電につながる可能性があるからである。

「テルルは半導体であるため、この発見に基づいて、テルライトガラス表面に、光にさらされたときに確実に電気を誘導できる耐久性のあるパターンを書き込むことが可能かどうか疑問に思った。答えはイエスである」と、EPFLのガラテア研究所を運営するYves Bellouardは説明している。「この技術の興味深い点は、プロセスに追加の材料が必要ないことだ。必要なのは、テルライトガラスとフェムト秒レーザだけで、活性光伝導材料を作ることができる」。

EPFLチームは、東工大のチームが製造したテルライトガラスを使用し、フェムト秒レーザ技術の専門知識を持ち寄ってガラスを改質し、レーザの効果を分析した。Torunは、1cm径のテルライトガラス表面に単純な線状を露光した後、UV光と可視スペクトルに晒すと電流が発生し、これを数ヶ月間確実に発生させられることを確認した。

「これは素晴らしいことだ。われわれは光を使ってガラスを局所的に半導体に変えている。われわれは本質的に、素材を何か別のものに変えている。おそらく錬金術師の夢に近づいているのかも知れない」とYves Bellouardは話している。