La energía fotovoltaica orgánica tiene un gran potencial para la generación de energía solar rentable a gran escala. Un desafío que debe superarse es el mal orden de las capas delgadas en la parte superior de los electrodos. Utilizando el autoensamblaje en sustratos transparentes y atómicamente planos, unEl equipo de científicos de la Universidad Técnica de Múnich TUM ha diseñado monocapas de redes moleculares ordenadas con respuestas fotovoltaicas. Los hallazgos abren posibilidades intrigantes para la fabricación ascendente de dispositivos optoelectrónicos con precisión molecular.
La naturaleza no tiene rival cuando se trata del autoensamblaje de maquinaria molecular compleja y de alto rendimiento para absorción de luz, separación de excitones o cargas y transferencia de electrones. Los nanotecnólogos moleculares han soñado durante mucho tiempo con imitar arquitecturas biomoleculares tan extraordinarias y volver a cablearlas para producir productos económicoselectricidad.
Ahora los investigadores de los Departamentos de Física y Química de la Universidad Técnica de Munich TUM, del Instituto Max-Planck para la Investigación de Polímeros Mainz, Alemania y la Universidad de Estrasburgo Francia han modificado las moléculas de colorante en talmanera que les permita servir como bloques de construcción de redes moleculares autoensambladas.
En las superficies atómicamente planas de un sustrato de diamante recubierto de grafeno, las moléculas se autoensamblan en la arquitectura objetivo de manera similar a las proteínas y la nanotecnología del ADN. La única fuerza impulsora proviene de las interacciones supramoleculares diseñadas a través de enlaces de hidrógeno.La red molecular produce una fotocorriente cuando se expone a la luz.
Del arte a la aplicación
"Durante mucho tiempo, las arquitecturas moleculares autoensambladas diseñadas fueron consideradas artísticas", dice el Dr. Friedrich Esch, PD, autor principal del estudio. "Con esta publicación presentamos por primera vez una implementación práctica seria de estetecnología."
"En la fotovoltaica orgánica convencional, la mejora del orden molecular sigue siendo un desafío. Por el contrario, la caja de herramientas de nanotecnología nos brinda la posibilidad de un diseño atómicamente preciso de los componentes constitutivos a priori", dice el Dr. Carlos-Andrés Palma, quienco-supervisó el estudio. "La posibilidad de un control fisicoquímico completo de los componentes nos proporciona tornillos de fijación adicionales para la optimización funcional".
Los científicos ahora esperan ampliar la configuración del dispositivo y certificar la respuesta fotovoltaica en condiciones estándar ". Intercalar tintes autoensamblados entre pilas de electrodos bidimensionales como el grafeno, abre la posibilidad de escalar fácilmente a una monocapa fotovoltaica eficienteelementos ", afirma el Dr. Palma" Esto pondrá nuestro trabajo en el mapa de tecnología de células solares ".
Combinación perfecta de química de superficie y física
Los científicos utilizaron moléculas de terrylene-diimide como colorantes fotoactivos. La red se forma cuando las moléculas de terrylene alargadas se unen con la melamina trivalente. Al elegir grupos laterales adecuados para la diimida de terrylene, los autores del estudio determinan qué arquitecturas pueden formarse.
"Este trabajo es un excelente ejemplo de la cooperación interdisciplinaria que buscamos iniciar con la institución del Centro de Investigación de Catálisis: una combinación perfecta de química y física", dice el profesor Ulrich Heiz, director del Centro de Investigación de Catálisis TUM.
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Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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