Actualment hi ha una forta demanda d'energies renovables. Però fins ara, el cost dels sistemes fotovoltaics és un dels principals obstacles que impedeix la seva producció i aplicació a gran escala. La família d'aquest material és de gran interès en diferents àmbits, com l'optoelectrònica, les cèl·lules solars i la òptica no lineal, atraient considerablement l'atenció en els últims 30 anys. En particular, el CdAl2S4 és un semiconductor amb possibilitats d'ús en dispositius fotònics en la regió blava de l'espectre.
L'estudi s'ha publicat a la revista The Journal of Physical Chemistry i l'han dut a terme investigadors de la Universitat Politècnica de València, de la Universitat de València, del University College de Londres, de la línia de llum MSPD del Sincrotró ALBA, de la Universidad de la Laguna de Tenerife i del Institute of Electronic Engineering and Nanotechnologies de Chisinau (Moldàvia).
Usant els raigs X en la línia de llum MSPD (Materials Science and Powder Diffraction) del Sincrotró ALBA, els investigadors han realitzat experiments de difracció per analitzar els canvis estructurals del CdAl2S4 a altes pressions. En condicions ambientals el CdAl2S4 cristal·litza en l'estructura de calcopirita defectuosa (DC), que pateix una transició d'ordre-desordre per sobre 15GPa de pressió, assolint una estructura desordenada tipus clorur de sodi (disordered rocksalt o DR). En un descens des de 25GPa a la pressió ambiental, el CdAl2S4 no torna a la fase inicial DC. Els investigadors han descobert que parcialment reté la fase DR i parcialment es transforma en l'estructura d'espinela. L'observació de la fase espinela és sorprenent ja que s’havia vist que molts components de la mateixa família retenen la fase DR metaestable en condicions de pressió ambiental, o que passen per una fase de transició cap a l'estructura desordenada zincblenda (DZ).
El retorn a la fase d'estructura espinela ha estat confirmada tant de forma experimental com amb càlculs teòrics, indicant que les estructures espinela i DC són competitives sota condicions ambientals i que CdAl2S4 es troba en zona d'estabilitat entre ambdues estructures.
"Cal destacar que en aquest estudi l'estructura espinela s'ha obtingut després d'un tractament d'altes pressions a temperatura ambient. Per tant, aquest treball suggereix que el creixement de la fase espinela de CdAl2S4 a condicions properes a les ambientals és possible; cosa que té conseqüències en el diagrama de fases d'aquests materials", segons comenta Juan Ángel Sans, autor principal de l'article.
Fig: Representació de les estructures cristal·lines de CdAl2S4 en les pressions corresponents: DC, DR i espinela.
