پیل های خورشیدی و نمایشگرهای بهتر با نانوسیم های مس

یک گروه از شیمی دانان دانشگاه دوک یک روش ساده برای ساخت نانوسیم های مس بسیار
باکیفیت توسعه داده است. این رساناهای ارزان برای ساخت افزاره های شفاف به اندازه
کافی کوچک هستند. آنها برای ساخت پیل های خورشیدی لایه نازک، رایانه ها و تلویزیون
های صفحه تخت و نمایشگرهای انعطاف پذیر ایده آل هستند. به گفته این محققان نانوسیم
های ساخته شده از مس عملکردی بهتر از نانولوله های کربنی دارند و خیلی ارزان تر از
نانوسیم های نقره هستند.

این محققان نانوسیم های مس خود را در یک محلول مبتنی بر آب رشد دادند. بنجامین
وایلی، یکی از این محققان گفت: با اضافه کردن مواد شیمیایی مختلف به این محلول، شما
می توانید آرایش اتم ها را برای ساخت نانوساختار های مختلف کنترل کنید. در این حالت
هنگامی که مس متبلور می شود، ابتدا دانه های ریزی تشکیل می شود و سپس از هر کدام از
این دانه ها یک نانوسیم منفرد جوانه می زند. این یک مکانیزم رشد بلوری است که
تاکنون هرگز مشاهده نشده بود.

به دلیل اینکه این فرآیند مبتنی بر آب است و نانوسیم های مس انعطاف پذیر
هستند، وایلی فکر می کند که این نانوسیم ها می توانند با استفاده از یک روش
چرخش- به- چرخش (roll –to -roll) در محلول روکش دهی شوند. این فرآیند خیلی
موثر تر از فرآیند تولید اکسید قلع ایندیوم(ITO) است.

صفحه های نمایشگر کامپیوتر ها و تلویزیون های صفحه مسطح کنونی، بوسیله
آرایه ای از پیکسل های الکترونیکی متصل شده به هم با یک لایه ی رسانای شفاف
ساخته شده از اکسید قلع ایندیوم تصاویر را تولید می کنند. اکسید قلع
ایندیوم همچنین در پیل های خورشیدی لایه نازک بعنوان یک الکترود شفاف
استفاده می شود.

اما اکسید قلع ایندیوم معایبی دارد: شکننده است که آن را برای صفحه های
انعطاف پذیر نامناسب می کند؛ فرآیند تولیدش ناکارآمد است؛ و گران و نایاب
است. در حقیقت برای گسترش پیل های خورشیدی و افزاره های الکترونیکی شفاف
نیاز به ماده ای است که در زمین فراوان باشد و استخراج آن پرهزینه نباشد.

نانوسیم های نقره نیز رسانای شفاف خوبی هستند ولی نقره همانند ایندیوم
نایاب و گران است. دیگر محققان تلاش کرده اند که عملکرد نانولوله های کربنی
را به عنوان یک رسانای شفاف بهبود دهند، اما تاکنون چندان موفق نبوده اند.
وایلی گفت: این حقیقت که نانوسیم های مس ارزان هستند و عملکرد بهتری دارند،
آنها را تبدیل به یک ماده خیلی نویدبخش برای حل این مشکل کرده است.

نتایج این تحقیق در مجله ی Advanced Materials منتشر شده است.