Stort potentiale med nye ultra-rene nanotråde

Nye ultra-rene nanotråde produceret på Nano-Science Center, Københavns Universitet får en central rolle i udviklingen af ​​nye højeffektive solceller og elektronik i nanometer skala. Ph.d.-studerende Peter Krogstrup, Niels Bohr Instituttet, i samarbejde med en række kendte forskere og virksomheden SunFlake A/S, står bag gennembruddet. De nye resultater er for nylig blevet offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift Nanobogstaver .

Nanotråde er endimensionelle strukturer med unikke elektriske og optiske egenskaber – en slags byggesten, som forskere bruger til at skabe enheder i nanoskala.

I de seneste år, der er forsket meget i, hvordan nanotråde kan bruges som byggesten i udviklingen af ​​solceller. En af udfordringerne er at kontrollere produktionen af ​​nanotråde. De nye ultrarene nanotråde er en del af løsningen. De dyrkes uden brug af en metalkatalyse som guld, som har en tendens til at ødelægge den ellers perfekte elektronstruktur, nanotrådene besidder, derved gøre dem mindre nyttige.

"De ultrarene ledninger dyrkes på et siliciumsubstrat med et ekstremt tyndt lag naturligt oxid. Grundstoffet Gallium, som er en del af nanotrådsmaterialet, reagerer med oxidet og laver små huller i oxidlaget, og her samler gallium sig i små dråber på nogle få nanometers tykkelse. Disse dråber fanger elementet Arsen-det andet materiale i nanotråden og starter via en selvkatalytisk virkning væksten af ​​nanotråde uden indblanding fra andre stoffer ", forklarer Peter Krogstrup. Gennembruddet er resultatet af et års arbejde i forbindelse med sin ph.d.

Kontrol over dyrkningen af ​​nanotråde

Talrige eksperimenter med forskellige vækstbetingelser har gjort forskerne klogere på fysik bag dannelsen af ​​nanotråde. En nanotråd består normalt af både sekskantede og kubiske krystalsegmenter, men de nye nanotråde består kun af en perfekt kubisk krystalstruktur. Dette betyder, at elektronernes vej gennem tråden er upåvirket og dermed lider mindre energitab, hvilket fører til en højere effektivitet.

"Denne bedre forståelse af vækstprocessen giver os kontrol over dyrkningen af ​​nanotråde, og de rene ledninger er udgangspunktet for mit nuværende arbejde med at udvikle en højeffektiv solcelle baseret på nanotråde. Med disse resultater er vi et godt skridt nærmere dette mål. ", forklarer Peter Krogstrup, påpeger, at hans nanotråde er dyrket på et siliciumsubstrat.

"Substratet er billigere end de alternative substrater, som mange andre forskere bruger. Det er vigtigt, fordi det i sidste ende handler om at få så meget energi som muligt for så få omkostninger som muligt", forklarer Peter Krogstrup, hvis forskning udføres i samarbejde med virksomheden SunFlake A/S, som er placeret på Nano-Science Center på Københavns Universitet. Virksomheden arbejder på at udvikle fremtidens solceller baseret på nanostrukturerne i Gallium og Arsen.

"Vi er meget glade for, at Peter har leveret så gode resultater så tidligt i forskningsprojektet", siger administrerende direktør i SunFlake A/S Morten Schaldemose.