نانوساختارهای قابل تنظیم برای استفاده در باتری‌ها و پیل‌های خورشیدی

محققان آمریکایی با استفاده از روش سل ژل موفق به تولید نانوساختارهای متخلخل رسانا شده‌اند. برای این کار از اسید آمینه‌های متصل به فلز استفاده شده است. محصول این فرآیند قابل استفاده در باتری‌ها و پیل‌های خورشیدی است.

محققان آمریکایی با استفاده از روش سل ژل موفق به تولید نانوساختارهای
متخلخل رسانا شده‌اند. برای این کار از اسید آمینه‌های متصل به فلز استفاده
شده است. محصول این فرآیند قابل استفاده در باتری‌ها و پیل‌های خورشیدی است.

محققان به‌دنبال تولید مواد متخلخل جهت استفاده در پیل‌های سوختی و
الکترودها هستند. با این کار مساحت سطحی افزایش یافته در نتیجه واکنش‌های
شیمیایی سریع‌تر رخ داده و هدایت الکتریکی افزایش می‌یابد. افزایش هدایت
الکتریکی موضوعی چالش برانگیز در این حوزه است.

 
اخیرا پژوهشگران دانشگاه کرنل موفق به ساخت فیلم‌های فلزی متخلخلی شده‌اند که هدایت
الکتریکی آن۱۰۰۰ مرتبه از مواد پیشین بیشتر است. با این روش می‌توان نانوساختارهای
فلزی مختلفی برای مصارف پزشکی و مهندسی تولید کرد. نتایج این تحقیق در نشریه Nature
Materials به چاپ رسیده است.

اولریچ ویسنر از محققان این پروژه می‌گوید ما توانسته‌ایم با یک فرآیند بسیار ساده
ویژگی‌هایی نظیر ترکیب شیمیایی یا هدایت الکتریکی را تحت کنترل در آوریم. این روش
جدید بر مبنای فرآیند سل ژل است که برای بسیار از شیمی‌دان‌ها روشی شناخته شده است.
در این روش ترکیبات مشخصی از سیلیکون با حلال‌های مختلف ترکیب شده و پس از خودآرایی
تشکیل ساختار دی اکسید سیلیکون می‌دهد که حفره‌هایی نانومقیاس دارد. چالش موجود،
افزایش فلز به این فرآیند و تولید ساختاری متخلخل و رسانا است.

در حدود ۱۰ سال قبل این گروه تحقیقاتی با فرآیند سل ژل کاتالیستی ساختند که پروتون
را از مولکول سوخت زدوده و با این کار الکتریسیته تولید می‌کند. آنها برای این که
جریان را از این ساختار عبور دهند کمی فلز به فرآیند سل ژل افزودند اما این کار
باعت بروز مشکل در این فرآیند شد. برای حل این مشکل وارن، از محققان این پروژه،
ایده استفاده از اسیدآمینه متصل به فلز را مطرح کرد که یک سر این اسید آمینه به
سیلیکون متصل بوده و سر دیگر آن به فلز.

محصول میانی این فرآیند نانوساختار فلز، سیلیکون، کربن است که هدایت الکتریکی دارد.
کربن و سیلیکون از سیستم خارج شده و فلز متخلخل باقی می‌ماند. البته می‌توان
سیلیکون را از سیستم خارج کرد و کمپلکس کربن-فلز را باقی گذاشت که این نیز یک گزینه
دیگر است.

پژوهشگران این پروژه می‌گویند با این روش می‌توان طیف وسیعی از مواد را با ساختارها
و ترکیب شیمیایی مختلف تولید کرد، آنها با تمامی فلزات جدول تناوبی این ساختارها را
تولید کرده‌اند. همچنین حفره‌های محصول را نیز می‌توان از ۱۰ تا ۵۰۰ نانومتر تغییر
داد. آنها توانسته‌اند نانوذرات سیلیکای حاوی فلز تولید کنند که ابعاد آن به‌قدری
کوچک است که به‌راحتی قابل هضم است با این کار این محصول در حوزه زیست پزشکی نیز
کاربرد خواهد داشت.