La Nueva Técnica de la Nanofabricación Abre la Puerta en las Futuras Generaciones de Células Solares

Published on November 15, 2010 at 6:15 PM

Los Científicos en el Ministerio de los E.E.U.U. de Laboratorio Nacional de Argonne de la Energía han comenzado a utilizar los “estarcidos moleculares” para pavimentar la manera a los nuevos materiales que podrían potencialmente encontrar su manera en las futuras generaciones de células solares, de catalizadores y de cristales fotónicos.

Los Investigadores en el Centro de Argonne para los Materiales de Nanoscale y la División de Sistemas de Energía han desarrollado una técnica conocida como síntesis secuencial de la infiltración (SIS), que confía en la creación de los dominios químicos uno mismo-ensamblados del nanoscale en los cuales otros materiales pueden ser crecidos. En esta técnica, una película integrada por moléculas grandes llamó los copolímeros de bloque actúa como modelo para la creación de un material modelado alto-armonioso.

Esta película de los copolímeros de bloque muestra la tendencia de la característica de material de separarse en regiones distintas.

Este nuevo método representa una extensión de la deposición atómica de la capa (ALD), una técnica popular para la síntesis de los materiales que es utilizada rutinario por los científicos de Argonne. En vez apenas de acodar las películas bidimensionales de diversos nanomaterials encima de uno otras, sin embargo, SIS permite que los científicos construyan los materiales que tienen geometrías mucho más complejas.

“Esta nueva técnica permite que creemos los materiales que apenas no eran posibles con ALD o copolímeros de bloque solamente,” dijo al Querido de Seth, un nanoscientist de Argonne que ayudó a desarrollar SIS en colaboración con el químico Jeff Elam de Argonne. “Teniendo la capacidad de controlar la geometría del material que estamos haciendo así como su composición química abre la puerta en un universo entero de nuevos materiales.”

Según Querido, el éxito de la técnica confía en la química única de los copolímeros de bloque. Cada copolímero de bloque se compone de dos subunidades químicamente distintas; por ejemplo, una subunidad pudo tener una afinidad para el agua mientras que la otra pudo repeler el agua. En tal caso, como buscaría como, creando una matriz heterogénea de regiones homogéneas entremezcladas.

“Usted puede pensar en un copolímero de bloque como como un par de gemelos Siameses moleculares donde uno tiene gusto de hablar y uno tiene gusto de leer reservado,” Darling dijo. “Si usted pone a un manojo de estos gemelos juntos en un cuarto, los habladores van a intentar estar cerca los habladores y los programas de lectura van a intentar estar cerca de los programas de lectura, pero no pueden simple todos separados ellos mismos a cualquier cara del cuarto, y es esta acción que nos da las geometrías que estamos buscando.”

Dependiendo del substrato inicial, los copolímeros de bloque, y el tramitación de ese uso de los científicos de los materiales, las regiones pueden formar que tienen muchas diversas dimensiones de una variable, de esférico a cilíndrico a planar. Mientras Que hay muchos tipos de copolímeros de bloque, en general no pueden servir como de par en par arsenal de propósitos como materiales inorgánicos. El reto, según Querido, es traer el uno mismo-ensamblaje de los copolímeros de bloque así como las funciones de materiales inorgánicos.

Las propiedades físicas y químicas de un material generado usando SIS dependen de cómo la química y la morfología del copolímero de bloque obran recíprocamente con la química de las técnicas de ALD. “Podemos adaptar nuestros esfuerzos de la síntesis de los materiales de una manera mucho más exacta que podríamos nunca antes,” Darling dijo.

El Querido y Elam han pasado la mayor parte de sus carreras en Argonne se centraron en el revelado de nuevos tipos de materiales, incluyendo el revelado de las células solares que combinan componentes orgánicos e inorgánicos. Creen que los tipos de materiales que SIS pueda generar impulsarán tecnologías de energía solar fundamentales a mayores eficiencias y más barato.

“Nuestro futuro de energía solar no tiene una solución única,” Elam dijo. “Necesitamos investigar el problema de muchos diversos ángulos con muchos diversos materiales, y SIS dará a investigadores como nosotros muchas nuevas rutas del ataque.”

Last Update: 11. January 2012 19:49

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