• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  • La colaboración de la industria de UO apunta a nanomateriales mejorados

    Christian Gervasi, estudiante de doctorado de la Universidad de Oregon, izquierda, y Thomas Allen de VoxtelNano dirigieron una colaboración entre la universidad y la industria para crear mapas a escala atómica de la densidad de estados en nanocristales individuales con un microscopio especialmente diseñado. Los mapas prometen una ruta hacia las células solares de próxima generación. Crédito:Universidad de Oregon

    Un camino potencial para identificar imperfecciones y mejorar la calidad de los nanomateriales para su uso en células solares de próxima generación ha surgido de una colaboración de la Universidad de Oregon e investigadores de la industria.

    Para aumentar la eficiencia de captación de luz de las células solares más allá del límite de silicio de aproximadamente el 29 por ciento, Los fabricantes han utilizado capas de nanocristales semiconductores sintetizados químicamente. Las propiedades de los puntos cuánticos que se producen se manipulan controlando el proceso sintético y la estructura química de la superficie.

    Este proceso, sin embargo, crea imperfecciones en los estados de trampa que forman la superficie que limitan el rendimiento del dispositivo. Hasta hace poco, Las mejoras en la calidad de la producción se han basado en la retroalimentación proporcionada por las técnicas de caracterización tradicionales que sondean las propiedades promedio de un gran número de puntos cuánticos.

    "Queremos utilizar estos materiales en dispositivos reales, pero aún no están optimizados, "dijo el coautor Christian F. Gervasi, estudiante de doctorado de la UO.

    En su estudio, detallado en el Revista de letras de química física , Los investigadores investigaron los estados electrónicos de los nanocristales de sulfuro de plomo. Mediante el uso de un microscopio de efecto túnel de barrido especialmente diseñado, Los investigadores crearon mapas a escala atómica de la densidad de estados en nanocristales individuales. Esto les permitió identificar las energías y la localización de las trampas de carga asociadas con defectos en la estructura de la superficie de los nanocristales que son perjudiciales para la propagación de electrones.

    El microscopio fue diseñado en el laboratorio del coautor George V. Nazin, profesor del Departamento de Química y Bioquímica de la UO. Su uso se describió en un artículo anterior de la misma revista, en el que los miembros del laboratorio de Nazin pudieron visualizar las estructuras internas de ondas electrónicas atrapadas por cargas electrostáticas externas en nanotubos de carbono.

    "Esta tecnología es realmente genial, "dijo Peter Palomaki, científico senior de Voxtel Nanophotonics y coautor del nuevo artículo. "Cuando realmente profundizas en la ciencia a un nivel muy fundamental, este problema siempre ha sido una cuestión abierta. Este documento es solo la punta del iceberg en términos de poder comprender lo que está sucediendo ".

    La visión, él dijo, debería ayudar a los fabricantes a ajustar su síntesis de nanocristales utilizados en una variedad de dispositivos electrónicos. Coautor Thomas Allen, también científico senior en Voxtel, acordado. El proyecto comenzó después de que Allen escuchó a Gervasi y Nazin discutir las capacidades del microscopio.

    "Queríamos ver qué podía lograr el microscopio, y resulta que nos da mucha información sobre los estados de la trampa y la profundidad de los estados de la trampa en nuestros puntos cuánticos, "dijo Allen, quien se unió a Voxtel luego de completar el Programa de Pasantías Industriales en el Instituto de Ciencia de Materiales de la UO. "La información nos ayudará a afinar la química del ligando para fabricar mejores dispositivos para la energía fotovoltaica, detectores y sensores ".

    Los estados de trampa vistos por el microscopio en este proyecto pueden explicar por qué las células solares basadas en nanopartículas aún no se han comercializado. Dijo Nazin.

    “Las nanopartículas no siempre son estables. Es un problema fundamental. Cuando sintetizas algo a esta escala, no necesariamente obtienes la misma estructura para todos los puntos cuánticos. Trabajar a escala atómica puede producir grandes variaciones en los estados electrónicos. Nuestra herramienta nos permite ver estos estados directamente y nos permite proporcionar comentarios sobre los materiales ".


    © Ciencia https://es.scienceaq.com