Istraživački tim sa Sveučilišta Duke u Durhamu usavršio je jednostavan način izrade velikih količina tankih bakrenih žica pomoću nanotehnologije.

Ti jeftini vodiči dovoljno su maleni da budu transparentni što ih čini idealnim za tankoslojne solarne ćelije, ravne televizorske i monitorske ekrane te savitljive ekrane. „Zamislite sklopivi iPad“, kaže Benjamin Wiley, izvanredni profesor kemije na Duke University. Nanožice od bakra daju bolje rezultate nego nanocijevi od ugljika, a mnogo su jeftinije od nanožica od srebra.

Novi televizorski ravni ekrani i monitorski ekrani proizvode sliku zračenjem elektroničkim piksela povezanih transparentnim vodljivim slojem od indij tin oksida (ITO). ITO se također koristi kao transparentna elektroda u tankoslojnim solarnim ćelijama. Ali, ITO ima i nedostatke: on je krhkak, što ga čini nepodobnim za savitljive ekrane, njegov proizvodni proces je neučinkovit, a uz to ITO je skup i postaje sve skuplji sve više što se povećava potražnja.

“Ako ćemo imati ovu sveprisutnu elektroniku i solarne ćelije”, rekao je Wiley, “moramo koristiti materijale koji su rasprostranjeni u zemljinoj kori i ne uzimati puno energije za izdvajanje.” On ističe da ima jako malo materijala za koje se zna da su transparentni i provodljivi, zbog čega se ITO još uvijek koristi unatoč nedostacima. Međutim, Wileyev novi rad pokazuje da se bakar, kojeg ima tisuću puta više od indija, može koristiti za izradu sloja nanožica koje su i transparentne i vodiči elektriciteta.
Srebrne nanožice također mogu dobro voditi struju i biti transparentne, a Wiley je još kao apsolvent radio na patentu za njihovu proizvodnju. Ali srebro je, kao i indij, rijetko i skupo. Drugi istraživači pokušavaju poboljšati rad ugljičnih nanocijevi kao transparentnih vodiča, ali bez puno sreće.

“Činjenica da su bakrene nanožice jeftinije i da bolje rade, čini ih vrlo perspektivnim materijalom za rješavanje ovog problema”, rekao je Wiley. On i njegovi učenici, doktorant Aaron Rathmell i diplomant Stephen Bergin, dobili su bakrene nanožice u otopini na osnovi vode. “Dodavanjem raznih kemikalija u otopinu, možete kontrolirati skupljanje atoma u različite nanostrukture”, rekao je Wiley. U ovom slučaju, kada se bakar kristalizira, najprije oblikuje sićušno “sjemenje”, a zatim se iz svake sjemenke izvlači jedna nanožica. To je mehanizam rasta kristala koji nikada prije nije bio promatran. Budući da je proces na bazi vode jer su i bakrene nanožice fleksibilne, Wiley misli da bi nanožice mogle biti oblagane iz otopine u procesu rotacije, poput tiskanja novina, koji će biti mnogo učinkovitiji od procesa proizvodnje ITO. I drugi su istraživači još ranije proizveli bakrene nanožice, ali u znatno manjem opsegu.

Wileyev laboratorij prvi je pokazao da bakrene nanožice dobro funkcioniraju kao transparentni vodiči. Wiley kaže da će proces morati biti prilagođen za komercijalnu upotrebu, a pojavilo se i nekoliko drugih problema za rješavanje: treba spriječiti da se nanožice ne zgrudaju jer to smanjuje transparentnost, te spriječiti bakar da oksidira, čime opada vodljivost. Jednom kada problem zgrudavanja bude riješen, Wiley vjeruje da će vodljivost bakrenih nanožica biti najmanje jednaka onoj nanožicama od srebra i ITO.

Wiley, koji je podnio zahtjev za patentiranje ovog procesa, očekuje skoru primjenu bakrenih nanožica u komercijalne svrhe. On ističe da već postoje programi investiranja u razvoj transparentnih vodiča od srebrnih nanožica. “Mislimo da će korištenje materijala koji je sto puta jeftiniji biti još atraktivniji za ulagače, elektroničke i solarne tvrtke koji trebaju ove prozirne elektrode”, rekao je.

Izvor: Duke University

Tražili ste na google-u:

• nanotehnologija u solarnoj ćeliji (2)
• primjena kvantnih žica (1)
• savitljivi ekrani (1)
• tankoslojne celije (1)
• tankoslojne solarne ćelije (1)