Anorganická dvojitá šroubovice: Flexibilní polovodič pro elektroniku, solární technologii a fotografickou katalýzu

David Icke - Lev Již Nedřímá 2/4, CZ titulky, 2012, HD (Smět 2019).

Anonim

Jedná se o dvojitou šroubovice se svou stabilní a flexibilní strukturou genetické informace, která umožnila život na Zemi. Nyní tým z Technické univerzity v Mnichově (TUM) objevil strukturu dvojité šroubovice v anorganickém materiálu. Materiál obsahující cín, jód a fosfor je polovodič s výjimečnými optickými a elektronickými vlastnostmi, stejně jako extrémní mechanická flexibilita.

Flexibilní, ale robustní - to je jeden z důvodů, proč příroda kóduje genetickou informaci ve formě dvojité šroubovice. Vědci z TU Mnichova nyní objevili anorganickou látku, jejíž prvky jsou uspořádány ve formě dvojité šroubovice.

Látka nazvaná SnIP, obsahující prvky cín (Sn), jód (I) a fosfor (P), je polovodič. Na rozdíl od konvenčních anorganických polovodičových materiálů je však vysoce flexibilní. Centimetrová vlákna mohou být libovolně ohnutá bez přerušení.

"Tato vlastnost SnIP je jednoznačně přičítána dvojité šroubovice, " říká Daniela Pfisterová, která objevila materiál a pracuje jako výzkumník v pracovní skupině Tom Nilges, profesora pro syntézu a charakterizaci inovativních materiálů na TU Mnichov. "SnIP může být snadno vyroben v gramovém měřítku a je, na rozdíl od arsenidu gallia, který má podobné elektronické vlastnosti, mnohem méně toxický."

Nespočet možností použití

Polovodivé vlastnosti SnIP slibují širokou škálu možností použití, od přeměny energie v solárních článcích a termoelektrických prvcích po fotokatalyzátory, senzory a optoelektronické prvky. Dopingem s dalšími prvky mohou být elektronické vlastnosti nového materiálu přizpůsobeny širokému spektru aplikací.

Vzhledem k uspořádání atomů ve formě dvojité šroubovice mohou být vlákna, která mají délku až centimetr, snadno rozdělit na tenčí prameny. Nejtenčí vlákna k dnešnímu dni obsahují pouze pět dvojitých spirálových pramenů a mají tloušťku jen několik nanometrů. Tím se otevírají i aplikace nanoelektronické.

"Zvláště kombinace zajímavých vlastností polovodičů a mechanické flexibility nám dává velký optimismus ohledně možných aplikací, " říká profesor Nilges. "V porovnání s organickými solárními články, doufáme, že dosáhnete výrazně vyšší stability z anorganických materiálů. Například SnIP zůstává stabilní až do 500 ° C (930 ° F)."

Jen na začátku

"Stejně jako u uhlíku, kde máme trojrozměrný (3D) diamant, dvourozměrný grafén a jednorozměrné nanotrubice, " vysvětluje profesor Nilges, "zde máme společně s 3D polovodivým materiálem křemík a 2D materiálem fosforenem poprvé jednorozměrný materiál - s perspektivami, které jsou stejně vzrušující jako uhlíkové nanotrubice. "

Stejně jako u uhlíkových nanotrubiček a polymerních tiskových barev, mohou být dvojité šrouby SnIP suspendovány v rozpouštědlech jako je toluen. Tímto způsobem lze snadno a nákladově efektivně vyrobit tenké vrstvy. "Jsme však jen na samém začátku fáze vývoje materiálů, " říká Daniela Pfister. "Každý jednotlivý krok procesu musí být vypracován."

Vzhledem k tomu, že prameny SnIP s dvojitou spirálou přicházejí v levém a pravotočivém provedení, materiály, které obsahují pouze jeden ze dvou, by měly vykazovat zvláštní optické vlastnosti. Díky tomu jsou pro optoelektronické aplikace velmi zajímavé. Ale zatím neexistuje žádná technologie pro oddělení obou variant.

Teoretické výpočty provedené výzkumnými pracovníky ukázaly, že by měl být vytvořen celý rozsah dalších prvků těchto druhů anorganických dvojitých helixů. Rozšířená patentová ochrana je čeká. Vědci nyní intenzivně pracují na hledání vhodných výrobních postupů pro další materiály.

Rozsáhlá interdisciplinární aliance pracuje na charakterizaci nového materiálu: Měření fotoluminiscence a vodivosti bylo provedeno na Walter Schottky Institute v TU Mnichov. Teoretické chemisté z Augsburské univerzity spolupracovali na teoretických výpočtech. Výzkumní pracovníci z univerzity v Kielu a Max Planck Institute pro výzkum pevných látek ve Stuttgartu provedli vyšetřování přenosovými elektronovými mikroskopem. Mössbauerova spektra a magnetické vlastnosti byly měřeny na univerzitě v Augsburgu, zatímco výzkumníci TU Cottbus přispěli k měření termodynamiky.

menu
menu