I fisici dell'Università di Umeå hanno, insieme ai ricercatori dell'UC Berkeley, STATI UNITI D'AMERICA, ha sviluppato un metodo per sintetizzare un tipo unico e nuovo di materiale che assomiglia a un nanonastro di grafene ma in forma molecolare. Questo materiale potrebbe essere importante per l'ulteriore sviluppo delle celle solari organiche. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica ACS Nano .

I nanonastri sono composti da molecole con la formula chimica [6, estere metilico dell'acido 6]-fenil-C61-butirrico. In breve è indicato PCBM, ed in pratica si tratta di una molecola di fullerene (una molecola di carbonio a forma di pallone da calcio) con annesso un braccio laterale per aumentarne la solubilità. Le molecole PCBM sono comunemente utilizzate nelle celle solari organiche poiché hanno un'ottima capacità di trasportare elettroni liberi che vengono "generati" dalla luce solare.

I ricercatori dell'Università di Umeå e dell'Università di Berkeley hanno ora sviluppato un metodo per organizzare tali molecole in sottili, nanonastri cristallini larghi solo quattro nanometri. I nanonastri sono coltivati ​​in un processo in soluzione con efficienza piuttosto elevata e tutti i nanonastri hanno una morfologia unica con bordi a zigzag.

"È un materiale molto intrigante e il metodo è abbastanza semplice. Il materiale ricorda i nanonastri di grafene più comunemente conosciuti, ma nel nostro materiale ogni atomo di carbonio è "sostituito" da una molecola, "dice Thomas Wågberg, professore associato presso il Dipartimento di Fisica, chi ha condotto lo studio.

I risultati sono interessanti per diversi motivi; è la prima volta che vengono prodotte strutture di così piccole dimensioni con questo tipo di molecola, e le dimensioni dei nanonastri suggeriscono che dovrebbero essere ideali come "autostrade elettroniche" nelle celle solari organiche. Una cella solare organica di solito è costituita da due tipi di materiale, uno che conduce gli elettroni e uno che conduce i "buchi" che rimangono quando l'elettrone riceve una spinta energetica dalla luce solare in arrivo (puoi vedere il trasporto del "buco" come uno spazio vuoto nel traffico che si sposta all'indietro in un traffico coda che avanza).

Un conduttore di elettroni nelle celle solari organiche dovrebbe idealmente formare lunghi percorsi verso l'elettrodo ma allo stesso tempo essere più sottile di 10-15 nanometri (circa 10, 000 volte più sottile di un capello normale). I nanonastri PCBM di nuova concezione soddisfano tutti questi requisiti.

"Insieme al gruppo del professor Ludvig Edman presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Umeå, ora stiamo studiando ulteriormente questo materiale come potenziale componente nelle celle solari organiche nella speranza di rendere tali dispositivi più efficienti, "dice Thomas Wågberg.

Il nostro studio è ovviamente interessante anche per ragioni fondamentali poiché apre possibilità di investigare importanti proprietà fisiche di materiali molecolari con dimensioni su scala nanometrica.

Informazioni sui nanonastri:

Le nanostrutture di carbonio esistono in molte forme diverse. Il grafene è un singolo strato di atomi di carbonio, che può essere "strappato" in nanonastri in determinate circostanze. A causa della diminuzione delle dimensioni lungo una direzione, i nanonastri di grafene mostrano molte proprietà uniche. I fullereni d'altra parte sono molecole a forma di calcio anch'esse costruite da atomi di carbonio, mentre i PCBM sono molecole simili al fullerene con diverse proprietà interessanti e un braccio laterale attaccato per aumentare la loro solubilità. Nell'attuale studio i ricercatori sono stati in grado di costruire nanonastri comprendenti molecole PCBM invece di atomi di carbonio, in modo che la struttura assomigli fortemente a un nanonastro di grafene in forma molecolare.