(Phys.org) — Guardando un pezzo di materiale in sezione trasversale, Washington University di St. Louis ingegnere Parag Banerjee, dottorato di ricerca, e il suo team ha scoperto come il rame fa germogliare nanofili simili a erba che un giorno potrebbero essere trasformati in celle solari.

Banerjee, assistente professore di scienza dei materiali ed esperto nel lavoro con i nanomateriali, Fei Wu, assistente di ricerca laureato, e Yoon Myung, dottorato di ricerca, un associato di ricerca post-dottorato, ha anche fatto un passo verso la realizzazione di celle solari e più convenienti.

Banerjee e il suo team hanno lavorato con fogli di rame, un materiale semplice simile al foglio di alluminio domestico. Quando la maggior parte dei metalli viene riscaldata, formano uno spesso film di ossido metallico. Però, alcuni metalli, come il rame, ferro e zinco, crescere strutture simili a erba conosciute come nanofili, che sono lunghi, strutture cilindriche larghe poche centinaia di nanometri e alte molti micron. Hanno deciso di determinare come crescono i nanofili.

"Altri ricercatori guardano questi fili dall'alto verso il basso, " Banerjee dice. "Volevamo fare qualcosa di diverso, quindi abbiamo rotto il nostro campione e l'abbiamo guardato dalla vista laterale per vedere se abbiamo ottenuto informazioni diverse, e l'abbiamo fatto".

I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati in CrystEngComm . L'International Center for Advanced Renewable Energy &Sustainability (I-CARES) della Washington University e la McDonnell Academy Global Energy and Environment Partnership (MAGEEP) hanno finanziato la ricerca.

Il team ha utilizzato la spettroscopia Raman, una tecnica che utilizza la luce di un raggio laser per interagire con vibrazioni molecolari o altri movimenti. Hanno trovato un film spesso sottostante costituito da due diversi ossidi di rame (CuO e Cu2O) che avevano una stretta, colonne verticali di grani che li attraversano. Tra queste colonne, hanno trovato bordi di grano che fungevano da arterie attraverso le quali il rame dello strato sottostante veniva spinto attraverso quando veniva applicato il calore, creando i nanofili.

"Ora stiamo giocando con questo meccanismo di trasporto ionico, accendendolo e spegnendolo e vedendo se possiamo ottenere alcune forme diverse di cavi, "dice Banerjee, che gestisce il Laboratorio Nanomateriali Emergenti e Applicati (L.E.A.N.).

Come le celle solari, i nanofili hanno una struttura a cristallo singolo, o un pezzo continuo di materiale senza bordi di grano, Banerjee dice.

"Se potessimo prendere questi e studiare alcune delle proprietà ottiche ed elettroniche di base, potremmo potenzialmente produrre celle solari, " dice. "In termini di proprietà ottiche, gli ossidi di rame sono ben posizionati per diventare un materiale per la raccolta dell'energia solare".

La scoperta potrebbe essere di beneficio anche ad altri ingegneri che desiderano utilizzare gli ossidi monocristallini nella ricerca scientifica. La produzione di Cu2O a cristallo singolo per la ricerca è molto costosa, Banerjee dice, che costa fino a circa $ 1, 500 per un cristallo.

"Ma se puoi vivere con questa forma, è un lungo filo invece di un piccolo cristallo, puoi davvero usarlo per studiare i fenomeni scientifici di base, " dice Banerjee.

Il team di Banerjee sta anche cercando altri usi per i nanofili, compreso agire come un semiconduttore tra due materiali, come fotocatalizzatore, un fotovoltaico o un elettrodo per la scissione dell'acqua.