Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

Νέα τεχνική νανοκατασκευής ανοίγει την πόρτα στις μελλοντικές γενιές των ηλιακών κυττάρων

Published on November 15, 2010 at 6:15 PM

Επιστήμονες στο Υπουργείο Εξωτερικών των ΗΠΑ Argonne National Laboratory της Ενέργειας έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν μοριακές "διάτρητα" για να ανοίξει το δρόμο για νέα υλικά που θα μπορούσε να βρει πιθανώς το δρόμο τους σε μελλοντικές γενιές των ηλιακών κυττάρων, καταλύτες και φωτονικά κρύσταλλα.

Ερευνητές στο Κέντρο Argonne για Νανοκλίμακα Υλικών και Ενέργειας Systems Division έχουν αναπτύξει μια τεχνική γνωστή ως διαδοχική σύνθεση διήθηση (SIS), το οποίο στηρίζεται στη δημιουργία της αυτο-συναρμολογούνται νανοκλίμακα τομείς χημικών, στην οποία άλλα υλικά μπορούν να καλλιεργηθούν. Στην τεχνική αυτή, μια ταινία που αποτελείται από μεγάλα μόρια που ονομάζονται συμπολυμερών λειτουργεί ως πρότυπο για τη δημιουργία ενός μοτίβο υψηλής συντονίσιμα υλικό.

Αυτή η ταινία των συμπολυμερών δείχνει χαρακτηριστική τάση του υλικού, ώστε να διαχωριστεί σε διαφορετικές περιοχές.

Η νέα αυτή μέθοδος αποτελεί επέκταση της ατομικής απόθεση στρώματος (ALD), μια δημοφιλής τεχνική για τα υλικά σύνθεση που χρησιμοποιείται συνήθως από Argonne επιστήμονες. Αντί ακριβώς layering ταινίες δύο διαστάσεων των διαφορετικών νανοϋλικών το ένα πάνω στο άλλο, ωστόσο, το SIS επιτρέπει στους επιστήμονες να κατασκευάσουν υλικά που έχουν πολύ πιο περίπλοκα γεωμετρικά σχήματα.

«Αυτή η νέα τεχνική που μας επιτρέπει να δημιουργήσουμε υλικά που απλά δεν ήταν δυνατή με ALD ή μπλοκ συμπολυμερή μόνο», δήλωσε ο Seth Darling, ένα nanoscientist Argonne που βοήθησε την ανάπτυξη του SIS, σε συνεργασία με χημικό Argonne Jeff Ελάμ. «Έχοντας την ικανότητα να ελέγχει τη γεωμετρία του υλικού είμαστε αποφάσεων, καθώς και η χημική του σύνθεση ανοίγει την πόρτα σε ένα ολόκληρο σύμπαν των νέων υλικών."

Σύμφωνα με Darling, η επιτυχία της τεχνικής εξαρτάται από την μοναδική χημεία των συμπολυμερών. Κάθε συμπολυμερούς αποτελείται από δύο υπομονάδες χημικά διακριτών? Για παράδειγμα, μία υπομονάδα μπορεί να έχει μια συγγένεια για το νερό, ενώ το άλλο μπορεί να απωθούν το νερό. Σε μια τέτοια περίπτωση, όπως θα αναζητήσει ήθελα, δημιουργώντας μια ετερογενή μήτρα διάσπαρτα ομοιογενών περιοχών.

"Μπορείτε να σκεφτείτε από συμπολυμερές σε όγκους όπως όπως ένα ζευγάρι των μοριακών δίδυμα Σιάμ όπου κάποιος θέλει να μιλήσει και ένα αρέσει να διαβάζει ήσυχα", δήλωσε ο Ντάρλινγκ. "Αν βάλετε ένα μάτσο αυτά τα δίδυμα μαζί σε ένα δωμάτιο, ο ομιλητικός αυτά θα προσπαθήσω να είμαι κοντά στην ομιλητικός, όσο και οι αναγνώστες θα προσπαθήσω να είμαι κοντά τους αναγνώστες, αλλά δεν μπορούν απλά όλα ξεχωριστά οι ίδιοι να κάθε πλευρά του δωματίου, και είναι αυτή ενέργεια που μας δίνει τη γεωμετρία που ψάχνουμε ».

Ανάλογα με το αρχικό υπόστρωμα, τα συμπολυμερή σε όγκους, καθώς και την επεξεργασία υλικών που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες, οι περιφέρειες μπορούν να αποτελέσουν που έχουν πολλά διαφορετικά σχήματα, από το σφαιρικό στο κυλινδρικό με επίπεδες. Ενώ υπάρχουν πολλοί τύποι συμπολυμερών, σε γενικές γραμμές δεν μπορούν να χρησιμεύσουν ως μεγάλη μια σειρά από λόγους, όπως ανόργανων υλικών. Η πρόκληση, σύμφωνα με την Αγάπη μου, είναι να φέρουμε την αυτο-συναρμολόγηση συμπολυμερών μαζί με τη λειτουργικότητα των ανόργανων υλικών.

Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του υλικού που έχει δημιουργηθεί με χρήση του SIS εξαρτηθεί από το πόσο μπλοκ χημεία συμπολυμερούς και της μορφολογίας αλληλεπιδρούν με τη χημεία της ALD τεχνικών. "Μπορούμε να προσαρμόσουμε τα υλικά τις προσπάθειές μας σύνθεση με πολύ πιο ακριβή τρόπο από ό, τι θα μπορούσε ποτέ πριν», δήλωσε ο Ντάρλινγκ.

Αγάπη και Ελάμ έχουν περάσει το μεγαλύτερο μέρος της σταδιοδρομίας τους στο Argonne επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη νέων τύπων υλικών, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης των ηλιακών κυττάρων που συνδυάζουν οργανικά και ανόργανα συστατικά. Πιστεύουν ότι τα είδη των υλικών ότι το SIS μπορεί να παραγάγει το αυτοκίνητο θα θεμελιώδεις τεχνολογίες ηλιακής ενέργειας για μεγαλύτερη αποδοτικότητα και χαμηλότερο κόστος.

«Ηλιακό ενεργειακό μέλλον μας δεν έχει ένα μέγεθος που ταιριάζει σε όλους λύση", δήλωσε ο Ελάμ. "Θα πρέπει να εξετάσουμε το πρόβλημα από πολλές διαφορετικές οπτικές γωνίες με πολλά διαφορετικά υλικά, και SIS θα δώσει στους ερευνητές σαν κι εμάς πολλές νέες διαδρομές της επίθεσης."

Last Update: 12. October 2011 10:45

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