(PhysOrg.com) -- Gli scienziati del Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) e del Los Alamos National Laboratory hanno fabbricato pellicole sottili trasparenti in grado di assorbire la luce e generare carica elettrica su un'area relativamente ampia. Il materiale, descritto nel giornale Chimica dei materiali , potrebbe essere utilizzato per sviluppare pannelli solari trasparenti o anche finestre che assorbono l'energia solare per generare elettricità.

Il materiale è costituito da un polimero semiconduttore drogato con fullereni ricchi di carbonio. In condizioni attentamente controllate, il materiale si autoassembla per formare un modello riproducibile di celle esagonali di dimensioni micron su un'area relativamente ampia (fino a diversi millimetri).

"Sebbene tali film sottili con motivo a nido d'ape fossero stati precedentemente realizzati utilizzando polimeri convenzionali come il polistirene, questo è il primo rapporto di un tale materiale che mescola semiconduttori e fullereni per assorbire la luce e generare in modo efficiente carica e separazione di carica, " ha detto il capo scienziato Mircea Cotlet, un chimico fisico presso il Center for Functional Nanomaterials di Brookhaven.

Per di più, il materiale rimane in gran parte trasparente perché le catene polimeriche si compattano densamente solo ai bordi degli esagoni, pur rimanendo impacchettati in modo lasco e spalmati molto sottili al centro. "I bordi fitti assorbono fortemente la luce e possono anche facilitare la conduzione di elettricità, "Cotlet ha spiegato, "mentre i centri non assorbono molta luce e sono relativamente trasparenti".

"Combinare questi tratti e ottenere modelli su larga scala potrebbe consentire un'ampia gamma di applicazioni pratiche, come finestre solari che generano energia, pannelli solari trasparenti, e nuovi tipi di display ottici, " ha detto il co-autore Zhihua Xu, uno scienziato dei materiali al CFN.

"Immaginate una casa con finestre fatte di questo tipo di materiale, quale, abbinato a un tetto solare, ridurrebbe notevolmente i costi dell'elettricità. Questo è piuttosto eccitante, " ha detto Colet.

Gli scienziati hanno fabbricato i film sottili a nido d'ape creando un flusso di gocce d'acqua di dimensioni micrometriche attraverso uno strato sottile della soluzione di miscela di polimero/fullerene. Queste goccioline d'acqua si autoassemblavano in grandi matrici all'interno della soluzione polimerica. Quando il solvente evapora completamente, il polimero forma un motivo a nido d'ape esagonale su una vasta area.

"Questo è un metodo conveniente, con potenziale di espansione dal laboratorio alla produzione su scala industriale, " disse Xu.

Gli scienziati hanno verificato l'uniformità della struttura a nido d'ape con varie sonde a scansione e tecniche di microscopia elettronica, e testato le proprietà ottiche e la generazione di carica in varie parti della struttura a nido d'ape (bordi, centri, e nodi in cui le singole cellule si connettono) utilizzando la microscopia a fluorescenza confocale risolta nel tempo.

Gli scienziati hanno anche scoperto che il grado di imballaggio del polimero è stato determinato dalla velocità di evaporazione del solvente, che a sua volta determina la velocità di trasporto della carica attraverso il materiale.

"Più lentamente il solvente evapora, più stretto è il polimero, e migliore è il trasporto di carica, " ha detto Colet.

"Il nostro lavoro fornisce una comprensione più profonda delle proprietà ottiche della struttura a nido d'ape. Il prossimo passo sarà utilizzare questi film sottili a nido d'ape per fabbricare celle solari organiche trasparenti e flessibili e altri dispositivi, " Egli ha detto.