11 de Abril de 2011.
Por: Lauren Gold.
Las células solares hechas de materiales orgánicos son baratas, ligeras y flexibles, pero su rendimiento 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 ordenadamente películas orgánicas que podrían ser un paso importante hacia la solución de este problema.
Es la primera vez que los investigadores han sido capaces de transformar los materiales conocidos como marcos orgánicos covalentes (MOC o COF -sigla en inglés-) de su forma común pulverizados en láminas planas de moléculas exactamente ordenadas sobre una superficie conductora. Eso despeja un obstáculo importante hacia el uso de los MOCs para reemplazar el material más caro, los materiales menos versátiles que se utiliza en las células solares y otros aparatos electrónicos de hoy.
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| La construcción de bloques de montaje molecular del grafeno proporcionar una orientación y ordena los marcos orgánicos covalentes. Foto: Fernando Uribe-Romo |
La investigación aparecio el 08 de abril en la revista Science.
Los MOCs tienen una variedad de propiedades que no se encuentran en los tradicionales polímeros orgánicos, incluyendo una excelente estabilidad térmica, gran área superficial y porosidad permanente. Pero mientras que los investigadores los han identificado como candidatos interesantes para tales dispositivos, se han paralizado por el hecho que los materiales solo existen normalmente en forma de polvos insolubles.
Dichtel, profesor asistente de química y biología química, y sus colegas desarrollaron un proceso sencillo para el crecimiento de películas delgadas (de 25-400 nanómetros de espesor) de Los MOCs en una superficie de grafeno, una hoja de un solo átomo de espesor de carbono. Utilizaron la difracción de rayos X en la Fuente de Altas Energías de Sincrotrón de Cornell (CHESS) para determinar la estructura de los materiales y la orientación. Los MOCs crecen como películas continuas bien ordenadas, capas apiladas en las superficies de grafeno.
A diferencia de la forma en polvo, en las películas que crecieron sobre superficies transparentes se puede probar el uso de modernas medidas ópticas. Los investigadores también pueden variar las propiedades de los marcos mediante la alteración de la estructura de sus componentes.
"Estos materiales son tan versátiles - podemos ajustar las propiedades de forma racional, en lugar de confiar en las moléculas de empaque en películas impredecible", dijo Dichtel.
Para demostrarlo, los investigadores crearon tres variaciones de los marcos. De los tres, uno es particularmente prometedor para células solares - que utiliza moléculas llamadas ftalocianinas , que se encuentran comúnmente en colorantes industriales utilizados en productos para pantalones vaqueros azules de plumas de tinta.
Las ftalocianinas, que están relacionados con la clorofila, absorben la luz en la mayor parte del espectro solar - una rara propiedad de un material orgánico único.
"La obtención de estos materiales como películas de materiales de los electrodos es un paso importante hacia el estudio y su uso en dispositivos", dijo Dichtel. "Este método representa una manera general para ensamblar moléculas en superficies predecibles. Este trabajo abre la puerta para adoptar estos materiales en muchas otras direcciones."
La investigación fue financiada por la Universidad de Cornell y la Fundación Nacional de Ciencias.
La investigación fue financiada por la Universidad de Cornell y la Fundación Nacional de Ciencias.
Fuente: News Cornell.
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