Javier Vela, científico del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU., Cree que las mejoras en los procesadores de computadora, pantallas de TV y células solares provendrán de avances científicos en la síntesis de nanomateriales de baja dimensión.
Los científicos del Laboratorio Ames son conocidos por su experiencia en la síntesis y fabricación de materiales de diferentes tipos, según Vela, quien también es profesora asociada de química de la Universidad Estatal de Iowa. En muchos casos, esos nuevos materiales se fabrican a granel,lo que significa micrómetros a centímetros de tamaño. El grupo de Vela está trabajando con nanocristales diminutos, nanómetros, o una billonésima parte de un metro.
"Estamos tratando de averiguar qué sucede con los materiales cuando vamos a tamaños de partícula más bajos, los materiales se verán mejorados o impactados negativamente, o encontraremos propiedades que no se esperaban", dijo Vela. "Nuestro objetivo espara ampliar la ciencia de los nanomateriales de baja dimensión ". En un artículo invitado publicado en Química de materiales titulado "Desarrollo sintético de materiales de baja dimensión", Vela y sus coautores Long Men, Miles White, Himashi Andaraarachchi y Bryan Rosales discutieron los aspectos más destacados de algunos de sus trabajos más recientes sobre la síntesis de materiales de baja dimensión.
Uno de esos temas fue el avance en la síntesis de nanocristales de núcleo-cubierta basados en germanio. Vela dice que la industria está muy interesada en tecnologías semiconductoras basadas en nanocristales para aplicaciones como las células solares.
El tamaño de partícula pequeño puede afectar muchas cosas desde las propiedades de transporte qué tan bien un nanocristal conduce el calor y la electricidad hasta las propiedades ópticas qué tan fuerte interactúa con la luz, absorbe la luz y emite luz. Esto es especialmente cierto en las células solares fotovoltaicas "Vamos aDigamos que está utilizando un material semiconductor para hacer un dispositivo solar, a menudo hay un rendimiento diferente cuando las células solares están hechas de materiales a granel en comparación con cuando están hechas con nanomateriales. Los nanomateriales interactúan con la luz de manera diferente; lo absorben mejor. Esa es una formapuede manipular dispositivos y ajustar su rendimiento o eficiencia de conversión de energía ", dijo Vela.
Más allá de las células solares, Vela dice que hay un gran interés en el uso de nanocristales en televisores de puntos cuánticos y pantallas de computadora, dispositivos ópticos como LED diodos emisores de luz, imágenes biológicas y telecomunicaciones.
Él dice que hay muchos desafíos en esta área porque dependiendo de la calidad de los nanocristales utilizados, puede ver diferentes propiedades de emisión, lo que puede afectar la pureza de la luz ". En última instancia, el tamaño de los nanocristales que se utilizan puede hacer una gran diferenciaen la limpieza o nitidez de los colores en las pantallas de televisión y computadora ", dijo Vela." La televisión y la tecnología informática es un negocio multimillonario en todo el mundo, por lo que puede ver el valor potencial que nuestra comprensión de las propiedades de los nanocristales podría aportar a estas tecnologías ".
En el documento, el grupo de Vela también discutió los avances realizados en el estudio de la síntesis y la caracterización espectroscópica de las perovskitas de halógenos organolíticos, que según Vela son algunos de los semiconductores más prometedores para las células solares debido a su bajo costo y facilidad de procesamiento. Agrega energía fotovoltaica.hecho de estos materiales ahora alcanzan eficiencias de conversión de energía de más del 22 por ciento. La investigación de Vela en esta área se ha centrado en las perovskitas de haluro mixto. Él dice que su grupo descubrió que estos materiales exhiben interesantes propiedades químicas y fotofísicas que la gente no había visto antes, y ahora están tratando de comprender mejor la correlación entre la estructura y la composición química de las perovskitas y cómo se comportan en las células solares ". Uno de nuestros objetivos es utilizar lo que hemos aprendido para ayudar a reducir el costo de las células solares y producirellos de manera más confiable y fácil ", dijo Vela.
Además, el grupo de Vela está estudiando cómo reemplazar el plomo en las perovskitas tradicionales de haluro de organoallo con algo menos tóxico, como el germanio. "En principio, esta es un área que debería ser mucho mejor conocida, pero no lo es", dijo Vela ".Cuando hemos podido sustituir el plomo por germanio, hemos podido producir una perovskita más ligera, que según él podría tener un impacto positivo en la industria automotriz, por ejemplo.
"Esto podría tener grandes implicaciones para las aplicaciones de transporte donde no se necesita mucho plomo porque es muy pesado", dijo Vela. En el futuro, Vela dice que el enfoque de su grupo estará en avanzar la ciencia en materiales de baja dimensión.
"No estamos trabajando con materiales conocidos, sino con los más nuevos; los descubiertos más recientemente", dijo Vela. "Y cada vez que podemos avanzar en la ciencia estamos un paso más cerca de las oportunidades para más comercialización, más producción, más fabricación y más empleos en los Estados Unidos "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Ames . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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