p (Phys.org) - Olhando para um pedaço de material em seção transversal, O engenheiro Parag Banerjee da Washington University em St. Louis, PhD, e sua equipe descobriu como o cobre brota nanofios semelhantes a grama que um dia poderiam ser transformados em células solares. p Banerjee, professor assistente de ciência dos materiais e especialista em trabalhar com nanomateriais, Fei Wu, assistente de pesquisa de pós-graduação, e Yoon Myung, PhD, um associado de pesquisa de pós-doutorado, também deu um passo para tornar as células solares mais econômicas.

p Banerjee e sua equipe trabalharam com folha de cobre, um material simples semelhante à folha de alumínio doméstica. Quando a maioria dos metais são aquecidos, eles formam uma película espessa de óxido de metal. Contudo, alguns metais, como cobre, ferro e zinco, crescem estruturas semelhantes a grama, conhecidas como nanofios, que são longos, estruturas cilíndricas com algumas centenas de nanômetros de largura por muitos mícrons de altura. Eles se propuseram a determinar como os nanofios crescem.

p "Outros pesquisadores olham para esses fios de cima para baixo, "Banerjee diz." Queríamos fazer algo diferente, então quebramos nossa amostra e olhamos para ela da vista lateral para ver se tínhamos informações diferentes, e nós fizemos. "

p Os resultados da pesquisa foram publicados recentemente em CrystEngComm . O Centro Internacional de Energia Renovável Avançada e Sustentabilidade da Universidade de Washington (I-CARES) e a Parceria Global de Energia e Meio Ambiente da McDonnell Academy (MAGEEP) forneceram financiamento para a pesquisa.

p A equipe usou a espectroscopia Raman, uma técnica que usa luz de um feixe de laser para interagir com vibrações moleculares ou outros movimentos. Eles encontraram uma película espessa subjacente composta de dois óxidos de cobre diferentes (CuO e Cu2O) que tinham estreito, colunas verticais de grãos passando por eles. Entre essas colunas, eles encontraram limites de grão que agiam como artérias através das quais o cobre da camada subjacente estava sendo empurrado quando o calor era aplicado, criando os nanofios.

p "Agora estamos brincando com este mecanismo de transporte iônico, ligando e desligando e vendo se podemos obter algumas formas diferentes de fios, "diz Banerjee, que dirige o Laboratório de Nanomateriais Emergentes e Aplicados (L.E.A.N.).

p Como células solares, os nanofios são de estrutura de cristal único, ou um pedaço contínuo de material sem limites de grão, Banerjee diz.

p "Se pudéssemos pegar isso e estudar algumas das propriedades ópticas e eletrônicas básicas, poderíamos potencialmente fazer células solares, "diz ele." Em termos de propriedades ópticas, os óxidos de cobre estão bem posicionados para se tornarem um material de colheita de energia solar. "

p A descoberta também pode beneficiar outros engenheiros que desejam usar óxidos de cristal único em pesquisas científicas. A fabricação de Cu2O de cristal único para pesquisa é muito cara, Banerjee diz, custando até cerca de US $ 1, 500 por um cristal.

p "Mas se você pode viver com esta forma que é um longo fio em vez de um pequeno cristal, você pode realmente usá-lo para estudar fenômenos científicos básicos, "Banerjee diz.

p A equipe de Banerjee também está procurando outros usos para os nanofios, incluindo atuar como um semicondutor entre dois materiais, como fotocatalisador, um fotovoltaico ou um eletrodo para dividir a água.