دانشمندان موفق به ساخت فیلمی نانوکامپوزیتی شده‌اند که می‌تواند باعث افزایش راندمان پیل‌های خورشیدی شود. همچنین این فیلم می‌تواند به عنوان واکنش‌دهنده فتوکاتالیستی عمل کرده، با استفاده از نور مرئی باکتری‌ها و ویروس‌ها را از بین ببرد. این گروه تحقیقاتی از دانشگاه ایلینویز با قرار دادن نانوذرات اکسید پالادیوم نوع p درون ماتریکس اکسید تیتانیوم نوع n موفق به ساخت این فتوکاتالیست با خواص جذب مفید شده‌اند.
بهبود عملکرد فتوکاتالیست تیتانیا با کمک نانوذرات
جیانگ کو شانگ، از اعضای این گروه، معتقد است که جابه‌جایی قرمز (red
shift) باعث بسط نواحی فعال نانوکامپوزیت، از UV تا نور مرئی می‌گردد، این
امر موجب جذب نور مرئی توسط فتوکاتالیست می‌شود. در نتیجه با استفاده از
این ماده جدید در دستگاه‌های الکترونیکی قسمت بیشتری از طیف خورشید مورد
استفاده قرار خواهد گرفت.
به‌طور جالب توجهی، این جابه‌جایی قرمز در جذب (به‌سمت طول موج‌های بلندتر)
با اثر اندازه کوانتومی در تناقض است. با کاهش اندازه نانوذرات نیمه‌هادی،
انرژی برانگیختگی آن عموماً افزایش می‌یابد که در نتیجه جذب آنها به‌سمت
طول موج کوتاه‌تر (نواحی نور آبی) کشیده می‌شود. در کار شانگ، مشخص شد که
این سازوکار به‌وسیله برهم‌کنش میان ذرات فوق‌العاده کوچک اکسید پالادیوم (PdO)
و ماتریکس اکسید تیتانیوم (TiO2) نقض می‌شود.
قرار دادن ذرات فوق‌العاده ریز نیمه‌هادی درون یک لایه نازک از ماتریکس یک
چالش است. این محققان با استفاده از یک پرتوی الکترون دانه‌های TiO2 و PdO
را تبخیر کردند، در همان زمان، این ساختار رشددهنده را با یون‌های نیتروژن
بمباران کردند. این گروه دریافتند که این روش ترسیب به کوچک شدن ذرات PdO
در حد چند نانومتر، کمک کرده و منجر به پراکندگی بالای آنها درون ماتریکس
می‌شود.
با توجه به رضایت از فرآیند تولید، شانگ نگاهی به جلوتر دارد، او می‌گوید:
«گام بعدی ما طراحی حسگرها و واکنش‌دهنده‌های فتوکاتالیستی است که از خواص
فتوالکترونیکی منحصربه‌فرد ماده TiO2/PdO دوپ شده با نیتروژن بهره می‌برند».
به گفته او کارهای مربوط به پتنت کردن این پروژه در آمریکا و به‌صورت بین‌المللی
انجام شده است و اکنون در حال رایزنی برای انتقال این فناوری با شرکای
صنعتی هستند.
نتایج این تحقیق در مجله .Appl. Phys. Lett منتشر شده است.
