Para peneliti yang berasal dari University of Pennsylvania akhirnya telah berhasil menunjukkan mekanisme baru untuk mengekstraksi energi dari cahaya,sebuah temuan yang dapat meningkatkan teknologi untuk menghasilkan listrik dari energi matahari dan menyebabkan optoelektronik lebih efisien digunakan dalam komunikasi.
Dawn Bonell selaku wakil rektor Penn dalam penelitian dan Wali Amanat Profesor Ilmu dan Teknik Material di sekolah Teknik serta Sains terapan bersama dengan David Canklin di mana ia adalah seorang mahasiswa kedoktoran. Penelitian tersebut melibatkan kolaborasi antara peneliti tambahan dari Penn melalui Naono/Bio Interface Center serta kemitraan dengan Michael J. Therien yang berasal dari Dukue University.
Bonnel mengatakan bahwa dirinya sangat gembira telah menemuan sebuah proses yang jauh lebih efisien daripada photoconduction konvensional. Pendekatan tersebut bisa membuat pemanenan energi surya dan perangkat optoelektronik jauh lebih baik.Studi tersebut dipublikasikan dalam jurnal ACS Nano dan dibahas pada konferensi pers di Pertemuan Nasional Masyarakat Kimia Amerika dan Pameran Indianapolis
Pusat-pusat kerja baru pada strukutr nano plasmonic, khususnya bahan dibuat dari partikel emas dan molekul peka cahaya porphyin serta ukuran yang tepat dan diatur dalam pola tertentu. Plasmon atau osilasi kolektif elektron bisa meningkat dalam sistem ini oleh radiasi optik dan menginduksi arus listrik yang dapat bergerak dalam pola yang telah ditentukan oleh ukuran dan tata letak dari partikel emas, serta sifat listrik dari lingkungan sekitarnya. Karena bahan-bahan ini dapat meningkatkan hamburan cahaya, mereka memiliki potensi yang dapat digunakan untuk keuntungan dalam berbagai aplikasi teknologi, seperti meningkatkan penyerapan dalam sel surya.
Pada tahun 2010, Bonell dan rekan-rekannya juga menerbitkan makalah di ACS Nano dalam melaporkan fabrikasi struktur nano plasmonic yang diinduksi dan diproyeksikan arus listrik di seluruh molekul. Dalam beberapa kasus, mereka merancang materi menggunakan teknik yang kelompok Bonell ciptakan, yang dikenal sebagai nanolithography feroeletrik. Penemuan itu berpotensi kuat, namun para ilmuwan tidak dapat membuktikan bahwa transduksi peningkatan radiasi optik untuk arus listrik adalah karena elektron panas yang diproduksi oleh plasmon meningkat. Kemungkinan lain termasuk bahwa molekul porphyin sendiri bergejolak atau medan listrik dapat memfokuskan cahaya yang masuk.
Bonell dan rekan-rekannya berhipotesis bahwa ketika plasmon sangat antusias untuk keadaan energi yang tinggi mereka harus bisa memanen elektron dari materi tersebut. Jika mereka bisa melakukan hal tersebut, mereka dapat menggunakannya untuk aplikasi molekul dalam perangkat elektronik, seperti komponen sirkuit atau ekstraksi energi surya. Untuk menguji mekanisme arus plasmon, diinduksi secara bervariasi dan sistematis oleh para peneliti dengan berbagai komponen struktur nanoplasmonic, mengubah ukuran nanopartikel emas, ukuran molekul porphyin dan jarak dari komponen-komponen. Mereka merancang struktur khusus yang mengesampingkan kemungkinan lain sehingga satu-satunya kontribusi ditingkatkan bisa dari elektron panas dipanen dari plasmon.
Bonell juga mengatakan bahwa dalam pengukurannya, dibandingkan dnegan photoexcitation konvensional, mereka melihat peningkatan dari tiga sampai 10 kali dalam efisiensi prosesnya. Dan mereka bahkan tidak mengoptimalkan sistem, namun pada prinsipnya mereka dapat membayangkan peningkatan besar dalam efisiensi. Perangkat yang digabungkan dalam proses panen plasmon diinduksi elektron panas dapat disesuaikan untuk aplikasi yang berbeda dengan mengubah ukuran dan jarak dari nanopartiel yang akan mengubah panjang gelombang cahaya yang merespon plasmon.
Mereka juga dapat membayangkan memiliki cat pada laptop yang bertindak seperti sel surya dengan menghasilkan listrik hanya menggunakan sinar matahari. Bahan-bahan tersebut juga dapat meningkatkan perangkat komunikasi menjadi bagian dari rangkaian molekul yang efisien. Tim Penn termasuk Bonell, Conklin, Xi Chen, dan Sanjini Nanayakkara yang berasal dari Departemen Engineering dari Sekolah Seni dan Ilmu Pengetahuan Departemen Kimia Material Science and Engineering serta dibarengi oleh Tae Hong Park. Rekan penulis lain termasuk Marie F. Lagadec dari ETH Zurich dan Therien dan Yoshua T. Stecher dari Duke University.
