p (PhysOrg.com) - Cientistas do Laboratório Nacional de Brookhaven e do Laboratório Nacional de Los Alamos fabricaram filmes finos transparentes capazes de absorver luz e gerar carga elétrica em uma área relativamente grande. O material, descrito no jornal Química de Materiais , poderia ser usado para desenvolver painéis solares transparentes ou mesmo janelas que absorvem energia solar para gerar eletricidade. p O material consiste em um polímero semicondutor dopado com fulerenos ricos em carbono. Sob condições cuidadosamente controladas, o material se auto-monta para formar um padrão reproduzível de células em formato de hexágono de tamanho mícron sobre uma área relativamente grande (até vários milímetros).

p "Embora esses filmes finos com padrão de favo de mel tenham sido feitos anteriormente usando polímeros convencionais como o poliestireno, este é o primeiro relatório desse tipo de material que combina semicondutores e fulerenos para absorver luz e gerar carga e separação de carga de forma eficiente, "disse o cientista chefe Mircea Cotlet, um físico químico do Centro de Nanomateriais Funcionais de Brookhaven.

p Além disso, o material permanece amplamente transparente porque as cadeias de polímero compactam densamente apenas nas bordas dos hexágonos, enquanto permanece fracamente embalado e espalhado muito fino pelos centros. "As bordas densamente compactadas absorvem fortemente a luz e também podem facilitar a condução de eletricidade, "Cotlet explicou, "enquanto os centros não absorvem muita luz e são relativamente transparentes."

p "Combinar essas características e alcançar padronização em grande escala pode permitir uma ampla gama de aplicações práticas, como janelas solares geradoras de energia, painéis solares transparentes, e novos tipos de monitores ópticos, "disse o co-autor Zhihua Xu, cientista de materiais do CFN.

p “Imagine uma casa com janelas desse tipo de material, que, combinado com um teto solar, reduziria significativamente seus custos de eletricidade. Isso é muito emocionante, "Cotlet disse.

p Os cientistas fabricaram os filmes finos em forma de favo de mel criando um fluxo de gotículas de água do tamanho de um micrômetro através de uma camada fina da solução de mistura de polímero / fulereno. Essas gotículas de água se auto-montaram em grandes arranjos dentro da solução de polímero. À medida que o solvente evapora completamente, o polímero forma um padrão de favo de mel hexagonal em uma grande área.

p "Este é um método de baixo custo, com potencial para ser ampliado do laboratório para a produção em escala industrial, "Xu disse.

p Os cientistas verificaram a uniformidade da estrutura do favo de mel com várias técnicas de sonda de varredura e microscopia eletrônica, e testou as propriedades ópticas e geração de carga em várias partes da estrutura do favo de mel (bordas, centros, e nós onde as células individuais se conectam) usando microscopia de fluorescência confocal resolvida no tempo.

p Os cientistas também descobriram que o grau de empacotamento do polímero foi determinado pela taxa de evaporação do solvente, que por sua vez determina a taxa de transporte de carga através do material.

p "Quanto mais devagar o solvente evapora, quanto mais compactado o polímero, e quanto melhor for o transporte de carga, "Cotlet disse.

p "Nosso trabalho fornece uma compreensão mais profunda das propriedades ópticas da estrutura do favo de mel. A próxima etapa será usar esses filmes finos do favo de mel para fabricar células solares orgânicas transparentes e flexíveis e outros dispositivos, " ele disse.