خودآرایی مولکولی رنگ‌ها برای تولید پیل فتوولتائیک

زمانی که صحبت از خودآرایی‌های بسیار پیچیده می‌شود، زمانی که قرار است ماشین‌های مولکولی توسط خودآرایی تولید شود تا برای جذب الکترون و انتقال آن مورد استفاده قرار گیرد، طبیعت غیرقابل رقابت می‌شود.
محققان نانوفناوری مولکولی سال‌هاست که در آرزوی تقلید از طبیعت بودند تا چنین معماری زیست مولکولی شگرفی را شبیه‌سازی کرده و با قیمت بسیار پایینی آن را پیاده‌سازی کنند.
اخیرا محققان دپارتمان فیزیک و شیمی در دانشگاه مونیخ با همکاری پژوهشگرانی از موسسه ماکس پلانک موفق به اصلاح نوعی رنگ مولکولی شدند که می‌توان از آنها به‌عنوان واحدهای سازنده برای ایجاد شبکه مولکولی خودآرا استفاده کرد.
این رنگ‌های مولکولی می‌توانند روی یک سطح صاف خودآرایی دهند به طوری که امکان خودآرایی روی سطح گرافن حاوی پوششی از الماس برای تشکیل ساختارهایی نظیر پروتئین وجود دارد. همچنین از این رنگ‌های مولکولی می‌توان در نانوفناوری DNA استفاده کرد. تنها نیروی که میان این ساختارها وجود دارد، پیوند هیدروژنی است. همان‌طور که محققان از قبل پیش‌بینی می‌کردند این شبکه مولکولی ایجاد شده، زمانی که در معرض نور قرار گیرد، جریان الکتریکی تولید می‌کند.
فردریش ایش از محققان این پروژه می‌گوید: « مدت‌هاست که معماری مولکولی خودآرای مهندسی شده یکی از اهداف محققان بوده است. در این پروژه ما برای اولین بار این موضوع را به اثبات رساندیم.»
این گروه تحقیقاتی امیدوارند که از این ابزار برای ساخت ادوات الکترونیکی فتوولتائیک استفاده کنند. در صورتی که این رنگ‌های مولکولی میان دو الکترود نظیر لایه‌های گرافن قرار گیرند می‌توانند به‌عنوان عنصر تک‌لایه فتوولتائیک کارا مورد استفاده قرار گرفته و به‌صورت انبوه تولید شوند.
محققان این پروژه از مولکول‌های تریلن-دی‌ایمید به‌عنوان رنگ‌های فعال نوری استفاده کرده و این شبکه را ایجاد کردند. با انتخاب گروه‌های آمینی و ایمیدی موجود روی این رنگ‌ها می‌توان معماری را کنترل کرد و ساختار دلخواه را ایجاد نمود.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Nature Communications منتشر شده‌است.