Los físicos de la Universidad de Umeå tienen, junto con investigadores de UC Berkeley, ESTADOS UNIDOS, desarrolló un método para sintetizar un tipo de material único y novedoso que se asemeja a una nanocinta de grafeno pero en forma molecular. Este material podría ser importante para un mayor desarrollo de las células solares orgánicas. Los resultados han sido publicados en la revista científica ACS Nano .
Las nanocintas están compuestas por moléculas con la fórmula química [6, Éster metílico del ácido 6] -fenil-C61-butírico. Para abreviar se denota PCBM, y en la práctica es una molécula de fullereno (una molécula de carbono en forma de balón de fútbol) con un brazo lateral adjunto para aumentar su solubilidad. Las moléculas de PCBM se utilizan comúnmente en células solares orgánicas, ya que tienen una muy buena capacidad para transportar electrones libres que son "generados" por la luz solar.
Los investigadores de la Universidad de Umeå y UC Berkeley ahora han desarrollado un método para organizar tales moléculas en delgadas, nanocintas cristalinas de solo cuatro nanómetros de ancho. Las nanocintas se cultivan en un proceso de solución con una eficiencia bastante alta y todas las nanocintas tienen una morfología única con bordes en zigzag.
"Es un material muy intrigante y el método es bastante simple. El material se asemeja a las nanocintas de grafeno más comúnmente conocidas, pero en nuestro material cada átomo de carbono es 'reemplazado' por una molécula, "dice Thomas Wågberg, profesor asociado del Departamento de Física, quién ha dirigido el estudio.
Los hallazgos son interesantes por varias razones; es la primera vez que se producen estructuras de dimensiones tan reducidas con este tipo de molécula, y las dimensiones de las nanocintas sugieren que deberían ser ideales como "carreteras electrónicas" en células solares orgánicas. Una célula solar orgánica generalmente consta de dos tipos de material, uno que conduce los electrones y otro que conduce los "huecos" que quedan cuando el electrón recibe un impulso de energía de la luz solar entrante (puede ver el transporte del "hueco" como un espacio vacío en el tráfico que se mueve hacia atrás en un tráfico cola avanzando).
Un conductor de electrones en células solares orgánicas idealmente debería formar vías largas hacia el electrodo pero al mismo tiempo ser más delgado que 10-15 nanómetros (aproximadamente 10, 000 veces más fino que un cabello normal). Las nanocintas PCBM recientemente desarrolladas cumplen todos estos requisitos.
"Junto con el grupo del profesor Ludvig Edman en el Departamento de Física de la Universidad de Umeå, Ahora estamos investigando este material más a fondo como un componente potencial en las células solares orgánicas con la esperanza de hacer que dichos dispositivos sean más eficientes. "dice Thomas Wågberg.
Nuestro estudio es, por supuesto, también interesante por razones fundamentales, ya que abre posibilidades para investigar importantes propiedades físicas de materiales moleculares con dimensiones a nanoescala.
Acerca de las nanocintas:
Las nanoestructuras de carbono existen en muchas formas diferentes. El grafeno es una capa única de átomos de carbono, que se puede "romper" en nanocintas en determinadas circunstancias. Debido a la disminución de las dimensiones en una dirección, las nanocintas de grafeno muestran muchas propiedades únicas. Los fullerenos, por otro lado, son moléculas con forma de balón de fútbol que también se forman a partir de átomos de carbono, mientras que los PCBM son moléculas de tipo fullereno con varias propiedades interesantes y un brazo lateral adjunto para aumentar su solubilidad. En el estudio actual, los investigadores han podido construir nanocintas que comprenden moléculas de PCBM en lugar de átomos de carbono. de modo que la estructura se asemeja mucho a una nanocinta de grafeno en forma molecular.
