西班牙科學(xué)研究高級(jí)委員會(huì) (CSIC) 碳化學(xué)研究所 (ICB) 的一組研究人員在開(kāi)發(fā)更高效和可持續(xù)的電子設(shè)備方面取得了重大進(jìn)展。他們發(fā)現(xiàn)了兩種非凡納米材料的特殊組合，成功地創(chuàng)造了一種新的混合產(chǎn)品，能夠有效地將光轉(zhuǎn)化為電，反之亦然，速度比傳統(tǒng)材料更快。該工作以Graphene Oxide: Key to Efficient Charge Extraction and Suppression of Polaronic Transport in Hybrids with Poly (3-hexylthiophene) Nanoparticles為題發(fā)表在Chemistry of Materials上。
這種新材料用紫外線照射。
該工作實(shí)現(xiàn)了兩種納米材料的混合：一維納米顆粒形式的聚噻吩的導(dǎo)電聚合物，以及源自石墨烯、氧化石墨烯的二維納米材料。它所呈現(xiàn)的獨(dú)特性能對(duì)于提高電子設(shè)備顯示器和太陽(yáng)能電池板等光電設(shè)備的效率非常有希望。
研究人員發(fā)現(xiàn)，用于制造新材料的合成策略允許聚合物采用水分散性納米粒子形式的特殊結(jié)構(gòu)，這有利于與氧化石墨烯片的緊密接觸，這種接觸反過(guò)來(lái)會(huì)導(dǎo)致材料的電學(xué)行為發(fā)生變化，從而提高其電效率。
聚噻吩具有非常有利的光學(xué)、電學(xué)和電致變色特性。當(dāng)被照亮?xí)r，它會(huì)產(chǎn)生電力，當(dāng)它接收電力時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生光，但速度非常慢。該研究小組花費(fèi)數(shù)年時(shí)間研究氧化石墨烯，這是一種源自石墨烯的納米材料，具有獨(dú)特的性能、可分散在水中且易于生產(chǎn)。研究人員認(rèn)為在兩者之間創(chuàng)建一種混合材料可以解決這個(gè)問(wèn)題。
通過(guò)將聚噻吩轉(zhuǎn)化為小納米球（研究人員稱之為納米顆粒）來(lái)對(duì)其進(jìn)行改性，它很容易與氧化石墨烯結(jié)合。此外，這種方法使得在水性介質(zhì)中工作成為可能，這對(duì)于這種類型的聚合物來(lái)說(shuō)非常困難。最初他們沒(méi)有觀察到材料的電子特性有任何變化。然而，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)這種新材料使電力傳輸速度非常快，以至于無(wú)法通過(guò)正常程序檢測(cè)到它。
技術(shù)革命
這一發(fā)現(xiàn)對(duì)各種技術(shù)應(yīng)用具有重要意義，例如柔性顯示器、便攜式電子設(shè)備和高效電子紙的制造。與現(xiàn)有設(shè)備相比，這些設(shè)備將更加高效、輕便、靈活和可持續(xù)，因?yàn)樗鼈儗⒒趯?duì)環(huán)境友好且具有優(yōu)異電氣性能的材料。此外，這一進(jìn)展還可以提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率，從而更有效、更經(jīng)濟(jì)地捕獲更多太陽(yáng)能。得益于這一新進(jìn)展，制造更節(jié)能設(shè)備越發(fā)成為可能——能耗更低、響應(yīng)速度更快。
可持續(xù)發(fā)展
這種新的混合材料也是可持續(xù)的，因?yàn)橛糜谥圃焖暮铣蛇^(guò)程使用水作為溶劑而不是有毒化學(xué)品，這與目前使用的其他程序不同，有助于減少制造電子設(shè)備對(duì)環(huán)境的影響。此外，這種合成策略可以擴(kuò)展到其他類型的導(dǎo)電聚合物，對(duì)各種技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生影響。因此，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于高性能光電器件新結(jié)構(gòu)的可持續(xù)設(shè)計(jì)具有重要意義。
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