نویدبخشی نانولوله‌های نامتجاتنس برای پیل‌های خورشیدی

محققان در ژاپن می‌گویند که نانولوله‌های رشد داده شده بصورت متوالی از اجزاء مختلف، می‌توانند منجر به پیل‌های خورشیدی فیلم نازک کارآمدتر شوند. این گروه نانولوله‌هایی ساخته است که دو حوزه نیمه‌رسانایی مجزا از نظر الکتریکی را ترکیب می‌کنند. ساخت چنین نانوموادی، که همچنین می‌توانند در گستره‌ای از افزاره‌ها از لیزرهای حالت جامد گرفته تا ترانزیستورها کاربرد داشته باشند، یک پیشرفت است.

محققان در ژاپن می‌گویند که نانولوله‌های رشد داده شده بصورت متوالی از
اجزاء مختلف، می‌توانند منجر به پیل‌های خورشیدی فیلم نازک کارآمدتر شوند.
این گروه نانولوله‌هایی ساخته است که دو حوزه نیمه‌رسانایی مجزا از نظر
الکتریکی را ترکیب می‌کنند. ساخت چنین نانوموادی، که همچنین می‌توانند در
گستره‌ای از افزاره‌ها از لیزرهای حالت جامد گرفته تا ترانزیستورها کاربرد
داشته باشند، یک پیشرفت است.
خواص این نانومواد بر اساس این حقیقت است که یک اتصال نامتجانس که یک واسط
بین یک ماده نیمه‌رسانای نوع p عاری از الکترون و یک نیمه‌رسانای نوع n غنی
از الکترون می‌باشد، ایجاد می‌کنند. تاکانوری فوکوشیما و تاکوزو ایدا در
موسسه علمی پیشرفته RIKEN و همکارانشان ساخت چنین اتصال نانوسیمی را گزارش
کرده‌اند.
 

این اتصال نامتجانس از دو مولکول هگزا-پری-هگزابنزوکورونین اندکی متفاوت، ساخته شد.

فوکوشیما می‌گوید که این نانوساختارها را می‌توان جایگزین اتصال‌های نامتجانس توده‌ای
کرد که در حال حاضر در کاربردهایی از قبیل پیل‌های خورشیدی آلی استفاده می‌شوند.
فوکوشیما می‌گوید که ساخت این نانوسیم دو قطعه‌ای یک فرآیند چالش‌انگیز است.
موادشان مبتنی بر دیسک‌های گرافنی کوچک بنام هگزا-پری-هگزابنزوکورونین (HBC) است که
در سرتاسر برهم‌کنش‌های چسبندگی – پای برای تشکیل نانولوله‌ها بصورت خودبخود آرایش
می‌یابند. این گروه مشتق‌های مجزایی از HBC برای تشکیل دو انتهای این نانولوله‌ها
طراحی کرد.
مشتق اولی با زنجیرهای – جانبی بی‌پیریدین که به توانایی‌شانی در پیوند – فلزی
معروف هستند، پر شد. این محققان بعد از آرایش این انتهای نانولوله، یون‌های مسی
اضافه کردند که سطح بیرونی این لوله‌ها را پوشش داده، آنها را پایدار کرده و مانع
چسبیدن آنها بهمدیگر می‌شوند.
به این مخلوط نانولوله دانه‌ای، مشتق HBC ثانویه که با چهار اتم فلور پر شده بود،
اضافه شد. این گروه‌های کشنده الکترون به مولکول‌های ثانویه HBC برای چسبیدن بصورت
الکتریکی به و رشد از انتهای این نانولوله دانه‌ای کمک می‌کنند. ماده حاصله یک
نانولوله قطعه‌ای است که دارای خواص الکتریکی مورد نیاز برای تشکیل یک اتصال
نامتجانس است.
آزمایش‌های فرونشانی فلورسانس نشان می‌دهند که انرژی تحریک به آسانی از یک قطعه
نانولوله به قطعه دیگر منتقل می‌شود. بعلاوه حفره‌ها و الکترون‌های ایجاد شده
بوسیله نور در این ماده‌ی اتصال نامتجانس در مقایسه با نانولوله‌های خالص، پنج
برابر بیشتر عمر می‌کنند؛ که نشان‌دهنده این است که جداسازی بار بطور موثر اتفاق
افتاده است.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Science منتشر کرده‌اند.