Forskere skaber nanoblomster til energilagring, solceller

(Phys.org)—Forskere fra North Carolina State University har skabt blomsterlignende strukturer af germaniumsulfid (GeS) – et halvledermateriale – som har ekstremt tynde kronblade med et enormt overfladeareal. GeS-blomsten lover næste generations energilagringsenheder og solceller.

"At skabe disse GeS nanoblomster er spændende, fordi det giver os et enormt overfladeareal på en lille mængde plads, " siger Dr. Linyou Cao, en assisterende professor i materialevidenskab og teknik ved NC State og medforfatter til et papir om forskningen. "Dette kan øge kapaciteten af ​​lithium-ion-batterier markant, for eksempel, da den tyndere struktur med større overfladeareal kan indeholde flere lithiumioner. Af samme grund, denne GeS blomsterstruktur kan føre til øget kapacitet til superkapacitorer, som også bruges til energilagring."

For at oprette blomsterstrukturer, forskere opvarmer først GeS-pulver i en ovn, indtil det begynder at fordampe. Dampen blæses derefter ind i et køligere område af ovnen, hvor GeS sætter sig ud af luften til et lagdelt ark, der kun er 20 til 30 nanometer tykt, og op til 100 mikrometer lang. Efterhånden som yderligere lag tilføjes, arkene forgrener sig fra hinanden, skabe et blomstermønster, der ligner en morgenfrue eller nellike.

"For at få denne struktur, det er meget vigtigt at kontrollere strømmen af ​​GeS-dampen, "Cao siger, "så den når at sprede sig i lag, i stedet for at samle sig i klumper."

GeS ligner materialer som grafit, som lægger sig i pæne lag eller plader. Imidlertid, GeS er meget forskellig fra grafit ved, at dens atomare struktur gør den meget god til at absorbere solenergi og omdanne den til brugbar energi. Dette gør det attraktivt at bruge i solceller, især da GeS er relativt billigt og ikke-giftigt. Mange af de materialer, der i dag bruges i solceller, er både dyre og ekstremt giftige.