Een onderzoeker van de Missouri University of Science and Technology heeft een nieuwe manier ontwikkeld om nanodraadarrays met een bepaalde diameter te laten groeien, lengte en uniforme consistentie. Deze benadering van het kweken van nanomaterialen zal de efficiëntie van verschillende apparaten verbeteren, waaronder zonnecellen en brandstofcellen.

Deze halfgeleidende nanodraden kunnen ook dunne films vervangen die de zonnepanelen van vandaag bedekken. De huidige panelen kunnen slechts 20 procent van de zonne-energie die ze binnenkrijgen verwerken. Door de nanodraden toe te passen, het oppervlak van de panelen zou toenemen en een efficiëntere opvang en omzetting van zonne-energie mogelijk maken. De draden kunnen ook worden toegepast op biomedisch gebied om de warmteproductie bij hyperthermiebehandeling van kanker te maximaliseren.

Bij brandstofcellen, deze nanodraadarrays kunnen worden gebruikt om de productiekosten te verlagen door te vertrouwen op meer kostenefficiënte katalysatoren. "Mijn team en ik hopen het huidige gebruik van platina te vervangen of te overtreffen en te laten zien dat deze nanodraadarrays betere katalysatoren zijn voor de zuurstofreductiereacties in de cellen, " zegt Dr. Manashi Nath, assistent-professor scheikunde aan de Missouri S&T.

De nanodraden, die worden gekweekt op nano-elektroden met patronen, zijn alleen zichtbaar door een elektronenmicroscoop. Nath maakt de nanodraadarrays via een proces dat ze beperkte elektrodepositie op nano-elektroden met lithografisch patroon noemt.

Om de nanodraden te laten groeien, Nath schrijft een afbeeldingsbestand dat een patroon creëert voor de vorm en grootte die ze wil produceren. Met behulp van elektronenstraallithografie, ze "stempelt" het patroon vervolgens op een polymeermatrix en de nanodraden worden gekweekt door elektrische stroom aan te brengen via elektrodepositie.

Nath laat de nanodraden in een parallel patroon groeien, die lijkt op een reeks spijkers die uit een stuk hout steken. Het ene uiteinde wordt vastgehouden aan een metalen geleider zoals koper of goud, terwijl het andere uiteinde naar buiten steekt. De gehele structuur is omgeven door een polymeermatrix. Nath en haar onderzoeksteam kunnen draden van elke vorm of grootte produceren. Om het oppervlak van de nanodraden te vergroten, Nath kan ze in het midden hol maken, net als koolstofnanobuisjes die worden gevonden in optica en elektronica.

De nanodraden laten stroom door hen heen lopen. het polymeer, die niet-geleidend is, kan worden verwijderd om de draden vrij te laten staan ​​en toch vorm of consistentie niet te verliezen. Momenteel, de draden zijn gemaakt van de metalen chalcogeniden, waaronder cadmiumtelluride, kobaltselenide of ijzerselenide.