(PhysOrg.com) -- Le celle solari realizzate con materiali organici sono poco costose, leggero e flessibile, ma le loro prestazioni sono in ritardo rispetto alle celle che contengono silicio o altri materiali inorganici. Il chimico della Cornell William Dichtel e colleghi hanno trovato un modo per sintetizzare film organici ordinati che potrebbe essere un passo importante verso la risoluzione di questo problema.

È la prima volta che i ricercatori sono stati in grado di convincere materiali noti come strutture organiche covalenti (COF) dalla loro comune forma in polvere a fogli piatti di molecole ordinate con precisione su una superficie conduttiva. Ciò elimina un grosso ostacolo all'utilizzo dei COF per sostituire i più costosi, materiali meno versatili utilizzati oggi nelle celle solari e in altri dispositivi elettronici.

La ricerca appare nel numero dell'8 aprile di Scienza .

I COF hanno una varietà di proprietà che non si trovano nei polimeri organici tradizionali, compresa un'eccellente stabilità termica, superficie elevata e porosità permanente. Ma mentre i ricercatori li hanno identificati come candidati intriganti per tali dispositivi, sono stati ostacolati dal fatto che i materiali normalmente esistono solo come polveri insolubili.

Dichtel, assistente professore di chimica e biologia chimica, e colleghi hanno sviluppato un semplice processo per far crescere film sottili (25-400 nanometri di spessore) di COF su una superficie di grafene, un foglio di carbonio dello spessore di un atomo. Hanno usato la diffrazione dei raggi X presso la Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS) per determinare la struttura e l'orientamento dei materiali. I COF crescono come film continui di ben ordinati, strati sovrapposti sulle superfici di grafene.

A differenza della forma in polvere, i film cresciuti su superfici trasparenti possono essere sondati utilizzando moderne misurazioni ottiche. I ricercatori possono anche variare le proprietà delle strutture alterando la struttura dei loro componenti.

"Questi materiali sono così versatili:possiamo regolare le proprietà in modo razionale, piuttosto che fare affidamento su molecole da impacchettare in film in modo imprevedibile, " Disse Dichtel.

Dimostrare, i ricercatori hanno creato tre varianti dei quadri. Dei tre, uno mostra una particolare promessa per le celle solari:utilizza molecole chiamate ftalocianine, che si trovano comunemente nei coloranti industriali utilizzati nei prodotti dai blue jeans alle penne a inchiostro.

ftalocianine, che sono legati alla clorofilla, assorbono la luce sulla maggior parte dello spettro solare, una proprietà rara per un singolo materiale organico.

"Ottenere questi materiali come pellicole su materiali per elettrodi è un passo importante verso lo studio e il loro utilizzo nei dispositivi, " Dichtel ha detto. "Questo metodo rappresenta un modo generale per assemblare molecole su superfici in modo prevedibile. Questo lavoro apre le porte per portare questi materiali in molte altre direzioni".