نانوسیم‌های فوق تمیز جدیدی که در مرکز علوم نانو دانشگاه کپنهاگ تولید شده‌اند، نقشی محوری در تولید پیل‌های خورشیدی و تجهیزات الکترونیکی کارامدتر در مقیاس نانومتری خواهند داشت.
نقش محوری نانوسیم‌های فوق تمیز در پیل‌های خورشیدی
نانوسیم‌های فوق تمیز جدیدی که در مرکز علوم نانو دانشگاه کپنهاگ تولید شده‌اند، نقشی محوری در تولید پیل‌های خورشیدی و تجهیزات الکترونیکی کارامدتر در مقیاس نانومتری خواهند داشت. پیتر کروگستراپ دانشجوی دکتری مؤسسه‌ی نیلز بور با همکاری محققان شرکت سان‌فلاک در شرف این موفقیت هستند.
شرکت سان‌فلاک، در زمینه‌ی ساخت پیل‌های خورشیدی آینده بر پایه‌ی نانوساختارهای گالیم و آرسنیک، فعالیت می‌کند.
نانوسیم‌ها؛ ساختارهای یک‌بعدی با خواص الکترونیکی و نوری منحصربه فرد هستند، آنها در واقع نوعی بلوک‌های ساختاری هستند که محققان از آنها در ساخت ابزارهای نانومقیاس استفاده می‌کنند. در سال‌های اخیر، تحقیقات زیادی روی این موضوع که «چگونه می‌توان نانوسیم‌ها را به‌صورت بلوک‌های ساختاری برای ساخت پیل‌های خورشیدی به‌کار برد»، انجام شده‌است. یکی از مشکلات انجام این کار، کنترل تولید نانوسیم‌ها بود. نانوسیم‌های فوق تمیز جدید، به کمک حل این مشکل آمده‌اند. فوق تمیز، بدین معناست که ساختار الکترونیکی درون نانوسیم‌ها کاملاً یکنواخت است، که این خود مسئله‌ی مهمی در تولید نانوابزارهایی با کارایی بالاست. این امر، با رشد سیم‌ها، بدون به‌کارگیری کاتالیست‌های فلزی مانند طلا و به‌طور هم‌زمان با داشتن یک ساختار بلوری کامل یک فازی به‌دست می‌آید که تاکنون برای این‌گونه از نانوسیم‌ها غیر ممکن بوده‌است.
سیم‌های فوق تمیز روی یک زیرلایه‌ی سیلیکونی با یک لایه‌ی بسیار نازک اکسید طبیعی رشد می‌کنند. عنصر گالیم که بخشی از ماده‌ی سازنده‌ی نانوسیم‌هاست با اکسید واکنش داده، حفرات کوچکی را روی لایه‌ی اکسیدی ایجاد می‌کند. در این حفرات، گالیم به‌صورت قطرات کوچکی با ضخامت در حد چند نانومتر جمع می‌شود. این قطرات کوچک می‌توانند عنصر آرسنیک را در نانوسیم‌ها به‌دام انداخته و با خاصیت خودکاتالیستی، موجب رشد نانوسیم‌ها، بدون نیاز با مواد دیگر شوند. این موفقیت بخشی از نتایج رساله‌ی دکتری پیتر کروگستراپ است.
کنترل روی کشت نانوسیم‌ها
آزمایش‌های متعدد با شرایط رشد مختلف، محققان را در مورد فیزیک تشکیل نانوسیم‌ها مطلع‌تر کرده‌است. یک نانوسیم به‌طور معمول شامل هر دو ناحیه‌ی بلوری هگزاگونال و مکعبی است؛ اما نانوسیم‌های جدید تنها شامل یک ساختار بلوری مکعبی کامل هستند. این بدین معناست که مسیر حرکت الکترون‌ها درون سیم از اثرات خارجی مصون می‌ماند و از دست دادن انرژی کمتر شده و این امر منجر به کارایی بالاتر می‌شود.
پیتر کروگستراپ می‌گوید:«درک بهتر از فرایند رشد به ما توانایی کنترل کشت نانوسیم‌ها را داد و نانوسیم‌های تمیز توانستند نقطه‌ی آغازی در ساخت پیل‌های خورشیدی پربازده شوند».
او ادامه می‌دهد:«زیرلایه‌ای که ما برای رشد نانوسیم‌ها استفاده می‌کنیم، از زیرلایه‌های متنوعی که پژوهشگران دیگر استفاده می‌کنند، ارزان‌تر است؛ در حقیقت ما به دنبال دریافت بیشترین انرژی ممکن با کمترین هزینه بودیم».
