211service.com
Pašmontējošās nanostruktūras
Pētnieki Kalifornijas Universitātē Bērklijā ir atraduši vienkāršu veidu, kā izveidot sarežģītu nanostruktūru, kas sastāv no sīkiem stieņiem, kas apvilkti ar nanokristāliem. Jaunā pašmontāžas sintēzes metode varētu radīt sarežģītus nanomateriālus efektīvākām saules baterijām un lētākām ierīcēm, kas tieši pārvērš siltumu elektroenerģijā.
Nav nepieciešama montāža: Kadmija sulfīda nanorodi ar sudraba-sulfīda kvantu punktiem (tumši plankumi) veidojas automātiski, kad pētnieki sajauc kopā pareizās izejvielas.
Struktūrās visi kvantu punkti ir aptuveni vienāda izmēra un ir izvietoti vienmērīgi gar stieņiem — tas ir varoņdarbs, kas agrāk prasīja īpašus apstākļus, piemēram, vakuumu, pētniekiem rūpīgi kontrolējot dažādu materiālu izmēru un atstarpi. Pols Alivisatos , ķīmijas un materiālu zinātnes profesors Bērklijā, kurš vadīja darbu. Turpretim Alivisatos vienkārši sajauc kopā atbilstošās izejvielas šķīdumā; šie materiāli pēc tam sakārtojas sakārtotā struktūrā.
Šādas risinājumu apstrādes metodes var novest pie ražošanas metodēm, kurās materiāli, piemēram, tie, ko izmanto saules baterijās, tiek drukāti uz nepārtrauktām loksnēm, samazinot izmaksas salīdzinājumā ar citām metodēm. Ikreiz, kad kaut ko izgatavojat šķīdumā, nevis vakuumā, tas kļūst daudz vienkāršāk un lētāk, saka Moungi Bawendi , MIT ķīmijas profesors, kurš nebija iesaistīts šajā darbā.
Lai izgatavotu stieņus, Alivisatos sajauc metanola un sudraba sāls kombināciju šķīdumā, kas jau satur kadmija sulfīda nanostieņus. Kadmija joniem ir spēcīga afinitāte pret metanolu. Rezultātā, kad materiāli tiek sajaukti, metanols izvelk kadmiju no nanostieņiem. Pēc tam sudraba joni aizpilda kadmija atstātās brīvās vietas, veidojot sudraba sulfīda zonas stieņa iekšpusē. Tajā pašā laikā kadmiona-sulfīda stieņu un sudraba-sulfīda kvantu punktu kristālisko struktūru atšķirības regulē punktu izmēru un atstarpi. Šī ir pirmā reize, kad šādas atšķirības tiek izmantotas, lai kontrolētu materiālu pašsalikšanu šķīdumā.
Nanokristālu stieņi varētu izrādīties noderīgi saules baterijām un termoelektriskām ierīcēm, kas pārvērš siltumu tieši elektroenerģijā. Piemēram, parastajās saules baterijās katrs fotons ģenerē tikai vienu elektronu. Bet dažu veidu kvantu punkti pārvērš atsevišķus fotonus vairākos elektronos, kas varētu vairāk nekā divas reizes palielināt saules bateriju efektivitāti. (Sk. Silīcijs un saule.) Problēma ir bijusi šo elektronu uztveršanā, lai radītu elektrisko strāvu. Alivisatos saka, ka kvantu punktu iegulšana cita materiāla stieņos varētu palīdzēt atrisināt šo problēmu. Kvantu punkti absorbētu gaismu, bet otrs materiāls uztvertu elektronus, ko punkti rada.
Līdzīga konfigurācija ir daudzsološa termoelektriķiem, ierīcēm, kas tieši pārvērš siltumu elektroenerģijā. Mainīgās kristāla struktūras nanostieņos var bloķēt siltuma pārnesi, vienlaikus ļaujot elektroniem iziet cauri - divas šādu ierīču galvenās iezīmes.
Demonstrējot jauno konstrukciju izgatavošanas metodi, Alivisatos un viņa kolēģi sāk pētīt materiālu iespējamās fotoelektriskās un termoelektriskās īpašības. Viņiem, visticamāk, būs jāizmanto dažādi savienojumi, piemēram, vara sulfīds un kadmija sulfīds - kombinācija, kas agrāk tika izmantota saules baterijām, saka Alivisatos. Tomēr nav garantijas, ka šie materiāli veidos tādas pašas sakārtotas struktūras vai patiešām, ka struktūras darbosies tā, kā to cer pētnieki.
Pat ja šīs īpašās struktūras neizrādīsies kā atslēga uz zemām izmaksām, augstas efektivitātes saules baterijām, jaunā pašsavienošanās metode nanostruktūru veidošanai varētu iedvesmot jaunus materiālus, kas ir. Un Bawendi uzsver nepieciešamību turpināt šādus fundamentālos pētījumus, lai atrisinātu mūsdienu enerģētikas problēmas. Mēs nezinām, kāds būs risinājums, viņš saka. Bet, ja mēs veidojam augstas kvalitātes, rūpīgi aprakstītus materiālus, kā to ir darījis Alivisatos, daži no tiem var būt atbilde, saka Bawendi.