Strona główna Aktualności
Technologie

Perowskity można łatwo uzyskać przez... ucieranie

15.01.2016 Technologie, Przyroda

W Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie opracowano szybką, bezpieczną i tanią mechanochemiczną metodę produkcji perowskitów. Perowskity (proszek czarny) są tu po prostu ucierane z dwóch proszków: białego jodku metyloamonowego i żółtego jodku ołowiu. Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski

Perowskity, substancje znakomicie pochłaniające światło, to przyszłość energetyki słonecznej. Chemicy z Warszawy pokazują, że aby uzyskać perowskity nie trzeba roztworów ani wysokiej temperatury, ale zwykłe... ucieranie.

Ucieranie substancji chemicznych kojarzy się z dawnymi aptekami i ich nieodłącznym atrybutem: moździerzem. Najwyższy czas zmienić te archaiczne skojarzenia! Odkrycia naukowe ostatnich lat pokazują, że w wyniku użycia siły mechanicznej w ciele stałym dochodzi do efektywnych przekształceń chemicznych.

 

Reakcje mechanochemiczne od lat badają zespoły prof. Janusza Lewińskiego z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) oraz Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej (WCh PW). W najnowszej publikacji warszawscy naukowcy przedstawiają zaskakująco prostą i efektywną metodę produkcji perowskitów – przyszłościowych materiałów fotowoltaicznych o przestrzennie złożonej strukturze krystalicznej. O badaniach poinformowano w przesłanym PAP komunikacie IChF PAN.

 

"Za pomocą mechanochemii potrafimy syntetyzować różne hybrydowe nieorganiczno-organiczne materiały funkcjonalne o potencjalnie dużym znaczeniu dla energetyki. Naszym najmłodszym >>dzieckiem<< są wysokiej jakości perowskity. Ze związków tych można wytwarzać cienkie warstwy światłoczułe do ogniw słonecznych o dużej wydajności” - mówi prof. Lewiński.

 

Perowskity to obszerna grupa materiałów, charakteryzujących się określoną przestrzenną strukturą krystaliczną. W przyrodzie jako minerał naturalnie występuje perowskit zbudowany z tytanianu (IV) wapnia CaTiO3. Atomy wapnia są tu rozmieszczone w narożnikach sześcianu, pośrodku każdej ściany znajduje się atom tlenu, a w samym środku sześcianu tkwi atom tytanu. W innych odmianach perowskitów można do budowy tej samej struktury krystalicznej wykorzystać różne związki organiczne i nieorganiczne, co pozwala zastąpić tytan na przykład ołowiem, cyną czy germanem.

 

W efekcie właściwości perowskitu daje się dobrać tak, aby jak najlepiej nadawał się do konkretnych zastosowań, na przykład w fotowoltaice czy katalizie, ale także przy budowie nadprzewodzących elektromagnesów, transformatorów wysokiego napięcia, chłodziarek magnetycznych, czujników pola magnetycznego oraz w pamięciach RAM.

 

Na pierwszy rzut oka metoda produkcji perowskitów przy użyciu siły mechanicznej, opracowana w IChF PAN, wygląda trochę jak magia.

 

"Do młynka kulowego wsypujemy dwa proszki: biały, czyli jodek metyloamonowy CH3NH3I, i żółty, czyli jodek ołowiu PbI2. Po kilkunastu minutach ucierania po substratach nie ma już śladu. We wnętrzu młynka znajduje się tylko jednorodny czarny proszek: perowskit CH3NH3PbI3" - wyjaśnia doktorantka Anna Maria Cieślak (IChF PAN).

 

"Kilkadziesiąt godzin czekania na produkt reakcji? Rozpuszczalniki? Wysokie temperatury? W naszej metodzie wszystko to okazuje się niepotrzebne! My wytwarzamy związki chemiczne dzięki reakcjom zachodzącym wyłącznie w ciałach stałych i w temperaturze pokojowej" - podkreśla dr Daniel Prochowicz (IChF PAN).

 

Wyprodukowane mechanochemicznie perowskity przekazano zespołowi prof. Michaela Graetzela z Ecole Polytechnique de Lausanne w Szwajcarii, gdzie zostały użyte do budowy laboratoryjnego ogniwa słonecznego. Wydajność ogniwa zawierającego perowskit o mechanochemicznym rodowodzie okazała się być o ponad 10 proc. wyższa od wydajności ogniwa o tej samej budowie, lecz zawierającego analogiczny perowskit otrzymany tradycyjną metodą, z udziałem rozpuszczalników.

 

"Mechanochemiczna metoda syntezy perowskitów to najbardziej przyjazny dla środowiska sposób produkcji tej klasy materiałów. Prosta, wydajna i szybka, idealnie nadaje się do zastosowań przemysłowych. Z pełną odpowiedzialnością możemy więc stwierdzić: perowskity to materiały przyszłości, a mechanochemia to przyszłość perowskitów" - konkluduje prof. Lewiński.

 

Wyniki prac grupy prof. Lewińskiego były istotnym przyczynkiem do nawiązania trwałej międzynarodowej współpracy między europejskimi ośrodkami naukowymi i firmami, obecnie rozwijanej w ramach projektu GOTSolar finansowanego ze środków programu Horyzont 2020.

 

Badania nad mechanochemicznymi metodami produkcji materiałów o strukturze trójwymiarowej sfinansowano z grantów TEAM i MISTRZ Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.(PAP)

 

lt/ agt/

Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 1
Skomentuj Zobacz wszystkie   Dyskutuj na forum

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

Historia o królestwie antynaukowości Historia o królestwie antynaukowości

"W królestwie Monszatana. GMO, gluten i szczepionki" Marcina Rotkiewicza już w samym tytule obiecuje ciekawą opowieść o trzech kontrowersyjnych tematach: żywności modyfikowanej genetycznie, diecie bezglutenowej i ruchach antyszczepionkowych. I tej opowieści dostarcza - ale głównie na jeden z tych tematów.

Więcej

Myśl na dziś

Bądźmy ludźmi, choćby tak długo, póki nauka nie odkryje, że jesteśmy, czym innym.
Stanisław Jerzy Lec

Nasz blog

Planetarne zoo Planetarne zoo

Ciemne jak smoła, lekkie jak styropian czy pokryte szafirowymi chmurami – takie bywają badane w ostatnim czasie pozasłoneczne planety. Niektóre z nich mogą się okazać bardzo przydatne dla nauki.

Więcej

Tagi