EU-onderzoekers hebben de zelforganisatie van nanobuisjes uitgebreid gekarakteriseerd en nieuwe samenstellingen ontwikkeld die bijzonder geschikt zijn voor toepassingen voor de omzetting van zonne-energie.

Zelfgeorganiseerde eendimensionale (1D) oxide-nanobuissystemen zijn de laatste tijd een populair onderzoeksonderwerp, aangezien hun inherent hoge oppervlakte-tot-volumeverhouding interessante en nuttige eigenschappen oplevert.

Vooral, in de afgelopen 20 jaar, bestelde arrays van poreus titaniumoxide (TiO2), of TiO2-nanobuisjes, bereikt via elektrochemische anodisatie zijn uitgebreid bestudeerd. Daten, TiO2 is het enige materiaal dat geschikt is voor gebruik als fotokatalysator (stof die lichtenergie gebruikt om chemische reacties te versterken) vanwege zijn hoge efficiëntie en stabiliteit, laag kosten- en veiligheidsprofiel voor mens en milieu.

Europese onderzoekers wilden zelfgeorganiseerde TiO2-nanobuisjes voorbereiden en karakteriseren met een geordende structuur vergelijkbaar met die van poreuze aluminiumoxide (Al2O3) en silicium (Si) nanobuisjes via financiering van de ‘Preparation, karakterisering en toepassing van zelfgeorganiseerd titaanoxide - nanobuisjes' (TI-Nanobuisjes) project.

Vooral, onderzoekers probeerden de belangrijkste parameters te begrijpen die de zelforganisatie van TiO2-nanobuizen regelen, in het bijzonder die van invloed zijn op buisafmetingen, oriëntatie en morfologie. Het uiteindelijke doel was om nieuwe functionele en structurele materialen te ontwikkelen met superieure prestatiekenmerken voor gebruik in zonne-energieconversiesystemen zoals kleurstofgevoelige zonnecellen.

Zelfordenende mechanismen van TiO2-nanobuisjes werden onderzocht via een overvloed aan oppervlakteanalysetechnologieën, waaronder Rutherford-terugverstrooiingsspectrometrie (RBS) en nucleaire reactie-analyse (NRA) voor diepteprofilering.

Het TI-Nanobuisjes-consortium produceerde met succes TiO2-nanobuisarrays gedoteerd met zilver (Ag) of ijzer (Fe) die verbeterde fotokatalytische activiteit vertoonden die belangrijk is voor toepassingen voor zonne-energieconversie.

Commerciële exploitatie van de projectresultaten van TI-Nanobuisjes heeft het potentieel om de efficiëntie en het gebruik van zonne-energie te verbeteren, met belangrijke voordelen voor de economie van de EU, EU-burgers en de planeet.