(PhysOrg.com) - Las células solares fabricadas con materiales orgánicos son económicas, ligero y flexible, pero su desempeño va a la zaga de las células que contienen silicio u otros materiales inorgánicos. El químico de Cornell William Dichtel y sus colegas han encontrado una manera de sintetizar películas orgánicas ordenadas que podría ser un gran paso hacia la solución de este problema.

Es la primera vez que los investigadores han podido extraer materiales conocidos como estructuras orgánicas covalentes (COF) de su forma de polvo común en láminas planas de moléculas ordenadas con precisión en una superficie conductora. Eso elimina un obstáculo importante para el uso de COF para reemplazar los más caros, materiales menos versátiles que se utilizan en las células solares y otros componentes electrónicos en la actualidad.

La investigación aparece en la edición del 8 de abril de Ciencias .

Los COF tienen una variedad de propiedades que no se encuentran en los polímeros orgánicos tradicionales, incluida una excelente estabilidad térmica, alta superficie y porosidad permanente. Pero aunque los investigadores los han identificado como candidatos interesantes para tales dispositivos, se han visto obstaculizados por el hecho de que los materiales normalmente existen sólo como polvos insolubles.

Dichtel, profesor asistente de química y biología química, y sus colegas desarrollaron un proceso simple para hacer crecer películas delgadas (25-400 nanómetros de espesor) de COF en una superficie de grafeno, una hoja de carbono de un solo átomo de espesor. Utilizaron difracción de rayos X en la fuente de sincrotrón de alta energía de Cornell (CHESS) para determinar la estructura y orientación de los materiales. Los COF crecen como películas continuas de bien ordenadas, capas apiladas en las superficies de grafeno.

A diferencia de la forma en polvo, las películas que crecen en superficies transparentes se pueden probar utilizando medidas ópticas modernas. Los investigadores también pueden variar las propiedades de los marcos alterando la estructura de sus componentes.

"Estos materiales son tan versátiles:podemos ajustar las propiedades de forma racional, en lugar de depender de moléculas para empaquetarse en películas de manera impredecible, "Dijo Dichtel.

Demostrar, los investigadores crearon tres variaciones de los marcos. De los tres, uno muestra una promesa particular para las células solares:utiliza moléculas llamadas ftalocianinas, que se encuentran comúnmente en tintes industriales utilizados en productos desde jeans hasta bolígrafos de tinta.

Ftalocianinas, que están relacionados con la clorofila, absorben la luz en la mayor parte del espectro solar, una propiedad poco común de un solo material orgánico.

"Obtener estos materiales como películas sobre materiales de electrodos es un paso importante hacia su estudio y uso en dispositivos, "Dichtel dijo." Este método representa una forma general de ensamblar moléculas en superficies de manera predecible. Este trabajo abre la puerta para llevar estos materiales en muchas otras direcciones ”.