Strona główna Aktualności
Technologie

Rozpuścić nierozpuszczalne

26.09.2017 Technologie, Materia i energia, Technologia

Fot. Fotolia

To, co nie jest rozpuszczalne w skali makro, da się rozpuścić w nanoskali. Dzięki temu z roztworów - prosto i ekonomicznie - będzie można nakładać cienką, przezroczystą warstwę tlenków metali na panele słoneczne. Albo drukować wymyślne kształty dla elektroniki.

Najpierw jednak naukowcy muszą się zmienić w architektów i zaprojektować odpowiednie bloki budulcowe. Tlenek cynku jest powszechnie używanym półprzewodnikiem. Organiczno-nieorganiczne materiały hybrydowe oparte na nanocząstkach tlenku cynku projektuje i tworzy Anna Cieślak, doktorantka z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN). Swoją pracę porównuje ona do budowy domu, gdzie rolę cegieł (nieorganicznych rdzeni) pełnią nanocząstki. Na ich powierzchnię nanoszone są elementy organiczne, które je spajają jak zaprawa murarska i umożliwiają stworzenie większej konstrukcji: materiałów funkcjonalnych. Ta "zaprawa" to polimery. Ich właściwości wpływają na właściwości całego materiału.

 

"Najpierw wytwarzam odpowiednie bloki nieorganiczne, owe cegiełki - nanocząstki tlenku cynku. W drugim etapie dobieram różne związki organiczne, aby ustabilizować powierzchnię tych materiałów. Potem sprawdzam, jak komponenty organiczne wpływają na właściwości nieorganicznych nanocegiełek. Na ostatnim etapie szukam odpowiednich metod chemicznych, które pozwolą na organizację wytworzonych bloków budulcowych w bardziej złożone, uporządkowane struktury. Kolejnym krokiem jest badanie już właściwości nowopowstałych hybrydowych materiałów" - tłumaczy Anna Cieślak, opowiadając o swojej pracy.

 

Nanomateriały, przy swojej nanometrycznej wielkości, mają bardzo dużą powierzchnię, co wpływa na ich ciekawe właściwości optyczne, elektronowe i magnetyczne - zdecydowanie inne, niż te obserwowane w makroskali.

 

Doktorantka przewiduje, że jeszcze wiele lat potrzeba, aby naukowcy dobrze zrozumieli fundamentalne procesy zachodzące na powierzchni nanomateriałów. Ale dzięki systematycznym badaniom w przyszłości można będzie projektować materiały o ulepszonych lub całkiem nowych właściwościach. Po wprowadzeniu polimerów na powierzchnię tlenku cynku można na przykład rozpuścić tę substancję w wodzie, co nie byłoby możliwe w przypadku materiału nie posiadającego takiej otoczki.

 

"Na poziomie makroskopowym nie jest możliwe rozpuszczenie tlenku cynku w wodzie ani innych powszechnie stosowanych rozpuszczalnikach oraz nałożenie go na wybrane podłoże w taki sposób, żeby uzyskać jednolitą warstwę, która będzie dodatkowo przezroczysta" - tłumaczy doktorantka. Jak podkreśla, w przypadku ogniw słonecznych bardzo ważne jest, aby warstwa półprzewodnika była bardzo cienka i transparentna. Promienie słoneczne, które padają na panel, muszą przecież przejść przez tę warstwę.

 

Przejście do skali nanometrycznej pozwoli wykorzystać znane techniki, jak drukowanie czy napylanie do wytworzenia cienkich warstw złożonych z tych materiałów. Dodatkowo wprowadzona frakcja organiczna nadaje unikalne właściwości emisyjne niespotykane dla samego tlenku cynku. Hybrydowe materiały łączą zalety znanych klasycznych związków organicznych i nieorganicznych.

 

Nanomateriały hybrydowe będzie można wykorzystać w elektronice do projektowania superszybkich komputerów i bardzo wydajnych systemów gromadzenia danych, w biologii i w opracowywaniu nowych procedur medycznych. Nanocząstki półprzewodników zwane też kropkami kwantowymi wykazują właściwości emisyjne, świecą światłem, które ma ściśle określona długość i jest ono charakterystyczne dla tego materiału i jego wielkości. Umożliwia to na przykład obrazowanie komórkowe i śledzenie rozprzestrzeniania się leków w organizmie. Tego typu nanomateriały są wykorzystywane również do produkcji ekranów telewizyjnych, komputerów, tabletów.

 

Hybrydowe materiały bazujące na nanocząstkach tlenku cynku wytwarzane w IChF PAN stały się idealnym nanomateriałem do zastosowania w technologiach fotokatalitycznej produkcji wodoru czy też aplikacjach fotowoltaicznych.

 

Kierownikiem badań prowadzonych przez Annę Cieślak jest prof. Janusz Lewiński z Instytutu Chemii Fizycznej PAN i Wydziału Chemicznego PW. Nad procesami samoorganizacji oraz zastosowaniem wytworzonych hybrydowych nanomateriałów w fotowoltaice współpracują z grupami badawczymi prof. Orena Schermana z Uniwersytetu w Cambridge oraz prof. Michaela Grätzela z Politechniki Federalnej w Lozannie.

 

Projekty, w których bierze udział doktorantka, są finansowane z grantu Preludium Narodowego Centrum Nauki oraz projektu GOTSolar realizowanego z funduszy Komisji Europejskiej. Badaczka jest też stypendystką programu START Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. We współpracy z grupami badawczymi z Uniwersytetu w Cambridge współorganizuje spotkania młodych naukowców pod hasłem Przełamywanie Granic w Chemii.

 

PAP - Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

 

kol/ zan/

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

Tajemnice grzybów - dla niewtajemniczonych Tajemnice grzybów - dla niewtajemniczonych

Czy wiedzieliście, że grzyby można spotkać nawet na pustyniach czy w oceanach? Albo wykorzystać jako... planistów ruchu? Każdy, kto czuje się gotów na wprowadzenie do swojego życia tych i innych ciekawostek okołogrzybowych, powinien sięgnąć po książkę "Tajemnicze życie grzybów".

Więcej

Myśl na dziś

Dobrze zrozumiana nauka chroni człowieka przed pychą, gdyż ukazuje mu jego granice.
Albert Schweitzer

Nasz blog

Reglamentowane pradzieje. O nowej syntezie najstarszych dziejów naszego kraju Reglamentowane pradzieje. O nowej syntezie najstarszych dziejów naszego kraju

Nowe kompendium wiedzy o polskich pradziejach przygotowywano przez ponad 5 lat i wydano na nie 1,4 mln zł. Mimo, że publikację wydano również w wersji elektronicznej, dostęp do niego będą mieli nieliczni. Wielka szkoda.

Więcej

Tagi