新しいナノファブリケーション技術は、太陽電池の未来世代への扉を開きます

Published on November 15, 2010 at 6:15 PM

の科学者たちのエネルギーのアルゴンヌ国立研究所米国エネルギー省は、潜在的に太陽電池、触媒、フォトニック結晶の将来世代への道を見つけることができる新素材への道を開くために分子"ステンシル"を使用し始めている。

ナノスケール物質とエネルギーシステム部門のためのアルゴンヌ国立研究所のセンターの研究者は他の材料を栽培することが可能な自己組織化ナノスケールの化学ドメインの作成に依存しているシーケンシャル浸潤の合成(SIS)、と呼ばれる技術を開発しました。この技法では、大規模な分子からなるフィルムは、ブロック共重合体は、高度に調整可能なパターン化された材料を作成するためのテンプレートとして機能すると呼ばれる。

ブロック共重合体のこの映画は、異なる領域に分離する材料の特性傾向を示しています。

この新しい方法は、原子層堆積(ALD)、日常的にアルゴンヌ国立研究所の科学者によって使用される材料合成のための一般的な手法の拡張子を表します。代わりに互いの上にさまざまなナノ材料のちょうど重ねる二次元膜の、しかし、SISは、科学者ははるかに複雑な形状を有する材料を構築することができます。

"この新しい技術は、私たちはただ一人でALDまたはブロック共重合体では不可能だったマテリアルを作成することができる、"セスダーリン、アルゴンヌ国立研究所の化学者ジェフエラムと共同でSISを開発する助けアルゴンヌのnanoscientistは言った。 "我々だけでなく、作っている材料の形状を制御する能力を持つことは、その化学組成は、新素材の宇宙全体への扉を開きます。"

ダーリンによると、技術の成功は、ブロック共重合体のユニークな化学的性質に依存しています。すべてのブロック共重合体は、2つの化学的に異なるサブユニットから構成され、もう一方は水をはじくかもしれないが、たとえば、あるサブユニットは、水に対する親和性を持っているかもしれません。このような場合には、同じようには散在同種の領域の不均質マトリックスを作成し、同じように模索するだろう。

"あなたは一話をするのが好き、1つが静かに読むことが好き分子シャム双生児のペアのようにとして、ブロック共重合体と考えることができる、"ダーリンは言った。 "あなたは部屋で一緒にこれらの双子の束を置く場合は、話し好きなものはおしゃべりなものと読者に近いことをしようとしているが、読者に近いことをしようとしているが、それらは単純にすべての自分自身へを分離することはできませんどちらかの部屋の側面、そしてそれは我々が探しているジオメトリを与えるこのアクションだ。"

球面から平面への円筒に、さまざまな形状があることを形成することができる地域、初期基板、ブロック共重合体、および材料科学者が使用する処理に応じて。ブロック共重合体の多くの種類がありますが、一般的に彼らは、無機材料としての目的の広い配列として使用することはできません。課題は、ダーリンによると、無機材料の機能と一緒にブロック共重合体の自己組織化をもたらすことです。

SISは、ブロック共重合体の化学的性質と形態は、ALD技術の化学的性質と対話する方法に依存して使用して生成された物質の物理的及び化学的性質。ダーリング氏は、"我々はこれまで、できるよりもはるかに正確な方法で調整する私たちの材料合成の努力をすることができます"。

ダーリンとエラムは、有機と無機成分を組み合わせた太陽電池の開発など、材料の新しいタイプの開発に焦点を当てたアルゴンヌ国立研究所でのキャリアの大半を費やしている。彼らは、SISが生成できる材料の種類は、さらなる効率化と低コスト化への基本的な太陽エネルギー技術を牽引すると考えています。

"我々の太陽エネルギーの将来は、汎用的なソリューションを持っていない、"イーラムは言った。 "我々は多くの異なる材料でさまざまな角度から問題を調査する必要がある、とSISは、私たちのような攻撃の多くの新しいルートを研究者に与える。"

Last Update: 12. October 2011 07:53

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