Nanomaterialer med laserprint

I journalen Naturkommunikation , et tværfagligt team fra Max Planck Institute of Colloids and Interfaces præsenterer for første gang en laserdrevet teknologi, der gør dem i stand til at skabe nanopartikler såsom kobber, kobolt og nikkeloxider. Ved den sædvanlige udskrivningshastighed, fotoelektroder fremstilles på denne måde, for eksempel, til en bred vifte af applikationer såsom generering af grøn brint.

Tidligere metoder producerer kun sådanne nanomaterialer med høj energitilførsel i klassiske reaktionsbeholdere og på mange timer. Med den laserdrevne teknologi udviklet på instituttet, forskerne kan afsætte små mængder materiale på en overflade og samtidig udføre kemisk syntese på meget kort tid ved hjælp af høje temperaturer fra laseren. "Da jeg opdagede nanokrystallerne under elektronmikroskopet, Jeg vidste, at jeg var inde i noget stort, " siger Junfang Zhang, første forfatter til undersøgelsen og doktorgradsforsker. Opdagelsen blev til en ny og miljøvenlig metode til at syntetisere materialer, der kan, blandt andet, effektivt konvertere solenergi til elektricitet.

Uden omveje med sollys til brint:"I dag produceres det meste af grøn brint fra vand ved hjælp af elektricitet genereret af solpaneler og lagret i batterier. Ved at anvende fotoelektroder kan vi bruge sollyset direkte, " siger Dr. Aleksandr Savateev.

Det nyudviklede princip fungerer med såkaldte overgangsmetaloxider, hovedsageligt kobber, kobolt og nikkeloxider, som alle er gode katalysatorer. Det særlige ved disse oxider er mangfoldigheden af ​​deres krystalformer (nanokrystaller såsom nanorods eller nanostjerner), som påvirker deres overfladeenergi. Hver struktur kan have en forskellig effekt på katalytiske reaktioner. Derfor, det er vigtigt, at disse nanostrukturer kan gøres målrettede – eller endda umålrettede, men gentagelig. Den udviklede teknologi kan også bruges til hurtigt og effektivt at finde nye katalysatorer. "Laser prik for laser prik, vi kan skabe forskellige katalysatorer side om side ved blot at variere sammensætningen og betingelserne, og test dem også parallelt med det samme, " siger Dr. Felix Löffler og tilføjer, "Men nu skal vi arbejde på at gøre katalysatorsystemerne mere persistente i alle applikationer."

Metoden

Svarende til princippet om en skrivemaskine, materiale overføres fra en donor til en acceptorbærer. På førstnævnte er blækket, "en fast polymer, som er blandet med metalsalte, sidstnævnte består af en tynd kulnitridfilm på en ledende elektrode. Målrettet laserbestråling overfører saltene til acceptoren sammen med den smeltede polymer. De korte høje temperaturer får saltene til at reagere inden for millisekunder, og de omdannes til metaloxidnanopartikler med ønsket morfologi.