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Tecnica Nanofabrication nuovo apre le porte a future generazioni di celle solari

Published on November 15, 2010 at 6:15 PM

Gli scienziati del US Department of Energy Argonne National Laboratory hanno iniziato ad utilizzare molecolare "stencil" per aprire la strada a nuovi materiali che potrebbero trovare la loro strada verso le future generazioni di celle solari, catalizzatori e cristalli fotonici.

I ricercatori del Centro Argonne per materiali su nanoscala ed Energia Systems Division hanno sviluppato una tecnica nota come sintesi infiltrazione sequenziale (SIS), che si basa sulla creazione di auto-assemblati domini chimiche su scala nanometrica in altri materiali che possono essere coltivate. In questa tecnica, una pellicola composta di molecole di grandi dimensioni denominato copolimeri a blocchi funge da modello per la creazione di un materiale altamente sintonizzabile fantasia.

Questo film di copolimeri a blocchi mostra tendenza caratteristica del materiale di separare in regioni distinte.

Questo nuovo metodo rappresenta un ampliamento della deposizione di strati atomici (ALD), una tecnica popolare per la sintesi di materiali che viene abitualmente usato dagli scienziati Argonne. Invece di limitarsi a stratificazione bidimensionale film dei nanomateriali differenti su uno sopra l'altro, invece, il SIS permette agli scienziati di costruire materiali che hanno geometrie molto più complessa.

"Questa nuova tecnica ci permette di creare materiali che semplicemente non erano possibili con copolimeri ALD o bloccare da solo", ha detto Seth Darling, uno nanoscientist Argonne che ha contribuito a sviluppare il SIS in collaborazione con la farmacia Argonne Jeff Elam. "Avere la capacità di controllare la geometria del materiale che stiamo facendo e la sua composizione chimica apre le porte ad un intero universo di nuovi materiali."

Secondo Darling, il successo della tecnica si basa sulla chimica unica di copolimeri a blocchi. Ogni copolimero a blocchi è composto da due subunità chimicamente distinte: per esempio, una subunità potrebbe avere un'affinità per l'acqua, mentre l'altro potrebbe respingere l'acqua. In tal caso, come avrebbe cercato fuori come, la creazione di una matrice eterogenea della intervallati regioni omogenee.

"Si può pensare a un copolimero a blocchi come come un paio di gemelli siamesi molecolare in cui si ama parlare e uno ama leggere con calma," Darling ha detto. "Se mettete un po 'di questi gemelli insieme in una stanza, quelli loquace stanno per cercare di essere accanto a quelli loquaci ei lettori stanno andando a cercare di essere vicino ai lettori, ma non possono semplicemente tutti separarsi to entrambi i lati della stanza, ed è questa azione che ci dà le geometrie che stiamo cercando. "

A seconda del substrato iniziale, i copolimeri a blocchi, nonché il trattamento che gli scienziati utilizzano materiali, le regioni possono formare che hanno molte forme diverse, da sferico a forma cilindrica a planare. Mentre ci sono molti tipi di copolimeri a blocchi, in generale, non può servire come gamma una serie di finalità materiali inorganici. La sfida, secondo Darling, è quello di portare l'auto-assemblaggio di copolimeri a blocchi e la funzionalità dei materiali inorganici.

Le proprietà fisiche e chimiche di un materiale generati utilizzando SIS dipenderà da come copolimero a blocchi chimica e la morfologia di interagire con la chimica delle tecniche di ALD. "Siamo in grado di adattare i nostri sforzi sintesi di materiali in un modo molto più preciso di quanto abbiamo mai potuto fare prima", ha detto Tesoro.

Darling e Elam hanno trascorso gran parte della loro carriera presso Argonne focalizzata sullo sviluppo di nuovi tipi di materiali, compreso lo sviluppo di celle solari che combinano componenti organici e inorganici. Essi credono che i tipi di materiali che il sistema possa generare guiderà fondamentali tecnologie di energia solare per una maggiore efficienza e minor costo.

"Il nostro futuro l'energia solare non ha una one-size-fits-all soluzione", ha detto Elam. "Abbiamo bisogno di studiare il problema da diverse angolazioni con molti materiali diversi, e SIS fornirà ai ricercatori come noi molte vie nuove di attacco."

Last Update: 3. October 2011 08:56

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