Molekularne nanotehnologije kot elektronske avtoceste | 2020

Vsebina:

Anonim

Nanoriboni so sestavljeni iz molekul z metilestrom 6,6 -fenil-C61-butirne kisline. Skratka, to pomeni PCBM, v praksi pa je to molekula fulerena (nogometna oblika ogljikovega molekula) s pritrjeno stransko roko za povečanje njene topnosti. Molekule PCBM se običajno uporabljajo v organskih sončnih celicah, saj imajo zelo dobro sposobnost prenašanja prostih elektronov, ki jih "generira" sončna svetloba.

Raziskovalci na Univerzi Umeå in UC Berkeley so zdaj razvili metodo za razvrščanje takšnih molekul v tanke, kristalinične nanonibone, ki so široki le štiri nanometre. Nanoriboni se gojijo v postopku raztopine s precej visoko učinkovitostjo in vsi nanobiboni imajo edinstveno morfologijo z robovi v cikcaku.

"To je zelo zanimiv material in metoda je precej preprosta. Material je podoben bolj znanim grafenskim nanoribonam, vendar je v našem materialu vsak atom ogljika" zamenjan "z molekulo," pravi Thomas Wågberg, izredni profesor na Oddelku za Fizika, ki je vodila študijo.

Ugotovitve so zanimive iz več razlogov; to je prvič, da so bile strukture s tako majhnimi dimenzijami proizvedene s to vrsto molekul, in dimenzije nanoribonov kažejo, da bi morale biti idealne kot "elektronske avtoceste" v organskih sončnih celicah. Ekološka sončna celica je običajno sestavljena iz dveh vrst materiala, enega, ki vodi elektrone, in tistega, ki vodi "luknje", ki so zaostale, ko elektron dobi energijo, ki jo dovaja vhodna sončna svetloba (lahko vidite transport lukenj). "kot prazen prostor v prometu, ki se premika nazaj v prometni vrsti, ki se premika naprej."

Elektronski vodnik v organskih sončnih celicah bi moral v idealnih razmerah tvoriti dolge poti do elektrode, vendar hkrati biti tanjši od 10-15 nanometrov (približno 10.000-krat tanjši od običajnih las). Na novo razviti PCBM nanoniboni izpolnjujejo vse te zahteve.

"Skupaj s skupino profesorja Ludviga Edmana na Oddelku za fiziko na Univerzi Umeå zdaj preučujemo ta material kot potencialno komponento v organskih sončnih celicah v upanju, da bi bile take naprave učinkovitejše," pravi Thomas Wågberg.

Naša študija je seveda zanimiva tudi iz temeljnih razlogov, saj odpira možnosti za raziskovanje pomembnih fizikalnih lastnosti molekularnih materialov z nanometrskimi dimenzijami.

O nanobibonih

Ogljikove nanostrukture obstajajo v različnih oblikah. Grafen je enojna plast ogljikovih atomov, ki se lahko v določenih okoliščinah "razreže" v nanobibone. Zaradi zmanjšanja dimenzij vzdolž ene smeri nanodelci grafena prikazujejo številne edinstvene lastnosti. Fullereni so po drugi strani nogometne molekule, ki se prav tako tvorijo iz ogljikovih atomov, medtem ko so PCBM molekule, podobne fulerenim, z več zanimivimi lastnostmi in pritrjeno stransko roko za povečanje njihove topnosti. V trenutni študiji so raziskovalci lahko konstruirali nanoribone, ki vsebujejo molekule PCBM namesto ogljikovih atomov, tako da je struktura močno podobna grafenskemu nanoribbonu v molekularni obliki.