Materjaliteaduse uusim läbimurre Ameerika Ühendriikides ning Taiwanis võib viia uut tüüpi Päikeseenergiat ammutava akna välja töötamiseni. Äsjaloodud läbipaistev materjal püüab efektiivselt footoneid, mille abil tänu aine kärjelisele struktuurile, milles pooljuhtpolümeeride omadused segunevad süsinikurikka fullereeni omadega,genereeritakse elektrienergiat.
Kui polümeer P1 footonid kinni püüdab, kombineeruvad materjali elektronid ja seotud olekusse, mida nimetatakse eksitonideks. Fullereenide roll on see protsess seejärel ümber pöörata, eemaldades elektronid ja augud üksteisest. Õigesti paigutatud elektroodid suudavad laengud ümber juhtida, tekitates nii fotovoolu, kirjutab physicsworld.com.
Meekärje sarnane struktuur võimaldab materjalil ammutada päikeseenergiat. Pilt: iStockphoto/lepas2004
Mircea Cotleti, ühe uurimuse läbi viinud teadlase, sõnul oli suurimaks väljakutseks leida viis, kuidas ühendada polümeer ja fullereen kärjesarnaseks võrestikuks. See saavutati tekitades mikronisuuruste veetilkade vool üle õhukese polümeeri ja fullereeni lahuse kihi. Kui tekkinud lahus aurustub, jätab see suurele polümeeri alale alles kuusnurkse meekärjestiku sarnase mustri, mida teadlased uurisid skaneeriva sondi ja elektronmikroskoobi abil.
,,Kuigi seesuguseid kärjesarnase mustriga õhukesi kilesid on ka varem tavaliste polümeeride abil valmistatud, on see esimene kord, kus valmistati materjal, mis ühendab pooljuhi fullereenidega, tekitades nii valgustneelav materjal, mis genereerib efektiivselt laengut,” sõnas Cotlet.
Cotlet rõhutab, et töö eesmärgiks oli välja töötada algelised kokkupandavad meetodid, mis ei nõua karme laboratooriumitingimusi, ning uurida teadust selle protsessi taga. Järgnevalt on töörühmal plaanis tööd edasi arendada, rakendades kärge seadmetele ning viies läbi mitmed katsed. Töö tulemuseks võiksid olla seesugused rakendused nagu optilised displeid ja muud seadmed ning samuti läbipaistvad päikesepaneelid.
Veel üheks võimaluseks on siduda kärjelise struktuuriga kiled akendega. Et polümeeri ahelad kogunevad enamasti kuusnurkade äärtesse, jääksid kiled suures osas läbipaistvaks. ,,Kujutage ette maja, mille aknad on sellest materjalist tehtud. Kombineerides seda Päikesepaneelidest katusega, oleks võimalik elektriarvet tunduvalt kahandada,” leidis Cotlet.
Veel pole kindel kui palju need aknad elektrit genereerida suudaksid, kuid kindlasti pole see piisavalt, et katta kõik maja elektrikulud. ,,Igal majal on ju aknad, miks siis mitte kasutada neid ka veel elektrienergia saamiseks?” naljatas Cotlet.
Teadusartikkel “Structural dynamics and charge transfer via complexation with fullerene in large area conjugated polymer honeycomb thin films“