p Fotovoltaicos orgânicos têm grande potencial para larga escala, geração de energia solar econômica. Um desafio a ser superado é a má ordenação das camadas finas na parte superior dos eletrodos. Utilizando a automontagem em atomicamente plano, substratos transparentes, uma equipe de cientistas da Universidade Técnica de Munique (TUM) projetou monocamadas ordenadas de redes moleculares com respostas fotovoltaicas. As descobertas abrem possibilidades intrigantes para a fabricação de dispositivos optoeletrônicos de baixo para cima com precisão molecular. p A natureza é incomparável quando se trata de auto-montagem de complexos, maquinário molecular de alto desempenho para absorção de luz, exciton ou separação de carga e transferência de elétrons. Nanotecnologistas moleculares há muito sonham em imitar essas arquiteturas biomoleculares extraordinárias e religá-las para produzir eletricidade barata.

p Agora, pesquisadores dos Departamentos de Física e Química da Universidade Técnica de Munique (TUM), do Instituto Max-Planck para Pesquisa de Polímeros (Mainz, Alemanha) e a Université de Strasbourg (França) modificaram as moléculas de corantes de tal maneira que lhes permite servir como blocos de construção de redes moleculares de automontagem.

p Nas superfícies atomicamente planas de um substrato de diamante revestido com grafeno, as moléculas se automontam na arquitetura alvo de uma maneira semelhante às proteínas e à nanotecnologia de DNA. A única força motriz origina-se das interações supramoleculares projetadas por meio de ligações de hidrogênio. Como esperado, a rede molecular produz uma fotocorrente quando exposta à luz.

p Da arte à aplicação

p "Por muito tempo arquiteturas moleculares auto-montadas e projetadas foram consideradas artísticas, "diz PD Dr. Friedrich Esch, um dos principais autores do estudo. "Com esta publicação, apresentamos pela primeira vez uma implementação prática séria desta tecnologia."

p “Na fotovoltaica orgânica convencional, a melhoria da ordem molecular ainda é um desafio. a caixa de ferramentas da nanotecnologia nos fornece a possibilidade de um layout atomicamente preciso dos componentes constituintes a priori, "diz o Dr. Carlos-Andres Palma, que co-orientou o estudo. "A possibilidade de controle físico-químico total dos componentes nos dá parafusos de fixação adicionais para otimização funcional."

p Os cientistas agora esperam aumentar a configuração do dispositivo e certificar a resposta fotovoltaica sob condições padrão. "Intercalando corantes auto-montados entre pilhas de eletrodos bidimensionais como o grafeno, abre a possibilidade de escalonamento fácil para elementos de monocamada fotovoltaica eficientes ", afirma o Dr. Palma "Isso colocará nosso trabalho no mapa da tecnologia de células solares".

p Combinação perfeita de química e física de superfície

p Os cientistas usaram moléculas de terrylene-diimide como corantes fotoativos. A rede é formada quando as moléculas de terrileno alongadas se ligam à melamina trivalente. Ao escolher grupos laterais adequados para a terrylene diimide, os autores do estudo determinam quais arquiteturas podem se formar.

p “Este trabalho é um excelente exemplo da cooperação interdisciplinar que buscamos iniciar com a instituição do Centro de Pesquisa em Catálise:uma combinação perfeita de química e física, "diz o professor Ulrich Heiz, diretor do TUM Catalysis Research Center.