De Nieuwe Techniek van de Nanofabricatie Opent Deur voor Toekomstige Generaties van Zonnecellen

Published on November 15, 2010 at 6:15 PM

De Wetenschappers bij het Nationale Laboratorium van Argonne van het Ministerie van de V.S. van Energie zijn begonnen moleculaire „stencils“ te gebruiken om de weg aan nieuwe materialen te banen die hun weg in toekomstige generaties van zonnecellen, katalysators en photonic kristallen konden potentieel vinden.

De Onderzoekers op het Centrum van Argonne voor de Afdeling van Materialen Nanoscale en van de Systemen van de Energie hebben een techniek ontwikkeld die als opeenvolgende infiltratiesynthese wordt bekend (SIS), die zich op de verwezenlijking van zelf-geassembleerde nanoscale chemische domeinen baseert waarin andere materialen kunnen worden gekweekt. In deze techniek, blokkeert een film die uit grote geroepen molecules wordt samengesteld copolymerenhandelingen als malplaatje voor de verwezenlijking van een hoogst-melodieus gevormd materiaal.

Deze film van blokcopolymeren toont de kenmerkende tendens van het materiaal om in verschillende gebieden te scheiden.

Deze nieuwe methode vertegenwoordigt een uitbreiding van atoomlaagdeposito (ALD), een populaire techniek voor materialensynthese die uit routine door Argonne wetenschappers wordt gebruikt. In plaats van enkel het in lagen aanbrengen van tweedimensionale films van verschillende nanomaterials bovenop elkaar, echter, staat SIS wetenschappers toe om materialen te construeren die complexere meetkunde hebben.

„Deze nieuwe techniek staat ons toe om materialen te creëren die enkel niet mogelijk met ALD waren of alleen copolymeren blokkeren,“ bovengenoemde Seth Schat, een nanoscientist Argonne die hielp om SIS in samenwerking met Argonne chemicus Jeff Elam te ontwikkelen. „Hebbend de capaciteit om de meetkunde van het materiaal te controleren maken wij evenals opent zijn chemische samenstelling de deur voor een geheel heelal van nieuwe materialen.“

Volgens Schat, baseert het succes zich van de techniek op de unieke chemie van blokcopolymeren. Elk blokcopolymeer is samengesteld uit twee chemisch verschillende subeenheden; bijvoorbeeld, zou één subeenheid een affiniteit voor water kunnen hebben terwijl andere water zou kunnen afweren. In zo een geval, als als zou uitzoeken, creërend een heterogeene matrijs van gestrooide homogene gebieden.

„U kunt aan een blokcopolymeer denken zoals als een paar moleculaire Siamese tweelingen waar één houdt van te spreken en één houdt van stil te lezen,“ bovengenoemde Schat. „Als u een bos samen van deze tweelingen in een ruimte zet, gaan de praatzieke proberen om dichtbij de praatzieke te zijn en de lezers gaan proberen om dichtbij de lezers te zijn, maar zij kunnen niet eenvoudig al afzonderlijk zelf aan één van beide kant van de ruimte, en het is deze actie die ons de meetkunde geeft wij.“ zoeken

Afhankelijk van het aanvankelijke substraat, de blokcopolymeren, en de verwerking dat de materialenwetenschappers gebruiken, kunnen zich de gebieden vormen die vele verschillende vormen, van sferisch tot cilindrisch tot vlak hebben. Terwijl er vele types van blokcopolymeren zijn, in algemeen kunnen zij een geen brede serie van doeleinden zo dienen zoals anorganische materialen. De uitdaging, volgens Schat, is de zelf-assemblage van blokcopolymeren samen met de functionaliteit van anorganische materialen te brengen.

De fysieke en chemische eigenschappen van het materiële geproduceerde gebruiken SIS hangen af van hoe de chemie en de morfologie van het blokcopolymeer met de chemie van technieken ALD in wisselwerking staan. „Wij kunnen onze inspanningen van de materialensynthese op een nauwkeurigere manier maken dan wij ooit voordien konden,“ bovengenoemde Schat.

De Schat en Elam hebben het grootste deel van hun carrières in Argonne concentreerden zich op de ontwikkeling van nieuwe types van materialen, met inbegrip van de ontwikkeling van zonnecellen besteed die organische en anorganische componenten combineren. Zij geloven dat de types van materialen die SIS kan produceren fundamentele zonne-energietechnologieën aan grotere efficiency en lagere kosten zullen drijven.

„Onze zonne-energietoekomst heeft geen one-size-fits-all oplossing,“ bovengenoemde Elam. „Wij moeten het probleem vanuit vele verschillende invalshoeken met vele verschillende materialen onderzoeken, en SIS zal onderzoekers als ons vele nieuwe routes van aanval.“ geven

Last Update: 11. January 2012 19:28

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