Neue Nanofabrikations-Technik Öffnet Klappe zu den Zukünftigen Generationen von Solarzellen

Published on November 15, 2010 at 6:15 PM

Wissenschaftler an der US-Abteilung von das Argonne-Nationalem Laboratorium der Energie haben angefangen, molekulare „Schablonen“ zu verwenden, um die Methode zu den neuen Materialien zu ebnen, die ihre Methode in zukünftige Generationen von Solarzellen, von Katalysatoren und von photonischen Kristallen möglicherweise finden konnten.

Forscher in Argonnes Mitte für Nanoscale-Materialien und Energie-Anlagen-Abteilung haben eine Technik entwickelt, die als sequenzielle Infiltrationssynthese bekannt ist (SIS), die auf der Schaffung von selbst-zusammengebauten nanoscale chemischen Gebieten beruht, in die andere Materialien gewachsen werden können. In dieser Technik rief ein Film, der aus großen Molekülen bestand, Blockcopolymere auftritt als eine Schablone für die Schaffung eines hoch-melodischen kopierten Materials.

Dieser Film von Blockcopolymeren zeigt die Eigenschaftstendenz des Materials, sich in eindeutige Regionen zu trennen.

Diese neue Methode stellt eine Ausdehnung der Atomschichtabsetzung (ALD), eine populäre Technik für Materialsynthese dar, die routinemäßig von Argonne-Wissenschaftlern verwendet wird. Anstatt, zweidimensionale Filme von verschiedenen Nanomaterials oben auf gegenseitig gerade zu überlagern jedoch erlaubt SIS Wissenschaftlern, Materialien zu konstruieren, die viel komplexere Geometrie haben.

„Diese neue Technik erlaubt uns, Materialien zu erstellen, die gerade nicht mit ALD oder Blockcopolymeren allein möglich waren,“ sagte Seth-Liebling, ein Argonne-nanoscientist, das half, SIS gemeinsam mit Argonne-Chemiker Jeff Elam zu entwickeln. „Die Fähigkeit Habend, die Geometrie des Materials zu steuern, das wir machen sowie öffnet seine chemische Zusammensetzung die Klappe zu einem ganzen Universum von neuen Materialien.“

Nach Ansicht des Lieblings beruht der Erfolg der Technik auf der eindeutigen Chemie von Blockcopolymeren. Jedes Blockcopolymer wird aus zwei chemisch eindeutigen Untereinheiten verfasst; zum Beispiel hätte möglicherweise eine Untereinheit eine Affinität für Wasser, während die andere möglicherweise Wasser abstieße. In solch einem Fall wie würde wie aussuchen und erstellen würde eine heterogene Grundmasse von vermischten homogenen Regionen.

„Sie können an ein Blockcopolymer denken, wie wie ein Paar molekulare Siamesische Zwillinge, in denen man sprechen mag und man ruhig lesen mag,“ sagte Darling. „Wenn Sie ein Bündel dieser Zwillinge zusammen in einen Raum einsetzen, die gesprächigen werden versuchen, nahe den gesprächigen zu sein und die Leser werden versuchen, nahe den Lesern zu sein, aber sie können nicht einfach unterschiedliche alle selbst zu jeder Seite des Raumes, und es ist dieser Vorgang, der uns nach die Geometrie gibt, die, wir suchen.“

Abhängig von der Anfangssubstratfläche können sich die Blockcopolymere und das Aufbereiten dieses Materialwissenschaftlergebrauches, Regionen, die viele verschiedenen Formen haben, von kugelförmigem bilden zu zylinderförmigem zu planarem. Während es viele Baumuster Blockcopolymere gibt, im Allgemeinen können sie nicht als Reihe Zwecke als anorganische Materialien breit dienen. Die Herausforderung, nach Ansicht des Lieblings, ist, den Selbstbau von Blockcopolymeren zusammen mit der Funktionalität von anorganischen Materialien zu holen.

Die körperlichen und chemischen Eigenschaften eines Materials, das unter Verwendung SISS erzeugt wird, hängen davon ab, wie Blockcopolymerchemie und -morphologie auf die Chemie von ALD-Techniken einwirken. „Wir können unsere Materialsynthesebemühungen auf eine viel genauere Art, als herstellen wir überhaupt vor könnten,“ sagte Darling.

Liebling und Elam haben die meisten ihrer Karrieren bei Argonne sich konzentrierten auf die Entwicklung von neuen Typen von Materialien, einschließlich die Entwicklung von Solarzellen aufgewendet, die die organischen und anorganischen Bauteile kombinieren. Sie glauben, dass die Baumuster von Materialien, die SIS erzeugen kann, grundlegende Solartechniken zur größeren Leistungsfähigkeit und preiswerter treiben.

„Unsere Solarenergiezukunft hat keine ein-Größe-Sitz-alle Lösung,“ sagte Elam. „Wir müssen das Problem von vielen verschiedenen Winkeln mit vielen verschiedenen Materialien nachforschen, und SIS gibt Forschern wie wir viele neuen Wege des Angriffs.“

Last Update: 11. January 2012 19:33

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit