حصاد الطاقة الشمسية من وسائل البلورات النانوية المسؤول فصل المواد الصلبة وتلك

Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

ويرد الاستراتيجية العامة لتنمية المسؤول عن فصل المركبات النانوية أشباه الموصلات الانتشار لإنتاج الطاقة الشمسية. علينا أن نظهر أن الجمعية المجالات النانوية المانحين متقبل في الهندسة جسيمات متناهية الصغر واحد يؤدي إلى وظيفة بهوتوكاتاليتيك، في حين يمكن استخدام بالجملة heterojunctions من الجهات المانحة متقبل الأفلام النانوية لتحويل الطاقة الضوئية.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Diederich, G., O'Connor, T., Moroz, P., Kinder, E., Kohn, E., Perera, D., Lorek, R., Lambright, S., Imboden, M., Zamkov, M. Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids. J. Vis. Exp. (66), e4296, doi:10.3791/4296 (2012).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

مشاركا في مختلف المواد أشباه الموصلات مركب النانو واحد يوفر وسائل الاصطناعية لتطوير المواد البصرية الالكترونية التي تقدم الرواية عنصر تحكم متفوقة على التوزيع المكاني للحاملات الشحنة عبر واجهات المادية. كما توضح هذه الدراسة، يمكن لمزيج من المانحين متقبل المجالات (NC) النانوية في جسيمات متناهية الصغر واحد يؤدي إلى تحقيق كفاءة المواد 1-5 بهوتوكاتاليتيك، في حين أن الطبقات الجمعية من الجهات المانحة ومتقبل مثل البلورات النانوية الأفلام تثير الضوئية المواد.

في البداية ورقة تركز على تركيب البلورات النانوية غير العضوية المشتركة، التي تضم ZnSe مكدسة خطيا، والأقراص المدمجة، وحزب العمال المجالات، بما يعزز بشكل مشترك photoinduced فصل تهمة. وتستخدم هذه الهياكل في المحاليل المائية لتحفيز ضوئي من الماء تحت أشعة الشمس، مما أدى إلى إنتاج الغاز 2 H. لتعزيز فصل من photoinducedالتهم، يتم استخدام التشكل nanorod مع الانحدار الخطي منشؤها من حقل كهربائي الجوهرية 5. هي الأمثل ثم علم الطاقة بين المجال لدفع الإلكترونات photogenerated نحو موقع حزب العمال الحفاز في حين طرد ثقوب على سطح المجالات ZnSe لتجديد الذبيحه (عن طريق الميثانول). هنا نظهر أن السبيل الوحيد الفعال لإنتاج الهيدروجين هو استخدام الإلكترونات التبرع يغاندس إيقاف فاعلية الولايات السطح ضبط المحاذاة مستوى الطاقة في واجهة أشباه الموصلات يجند. يسمح الحد مستقرة وفعالة من المياه عن طريق هذه يغاندس يرجع ذلك إلى حقيقة أنها ملء الشواغر في عصابة التكافؤ في المجال أشباه الموصلات، ومنع الثقوب حيوية من ذلك المهينة. على وجه التحديد، وتبين لنا أن يتم نقل الطاقة من الحفرة إلى شاردة يجند، وترك المجال أشباه الموصلات وظيفية. هذه تمكننا من إعادة كامل النانوية، يجند النظام إلى حالة وظيفية، عندما تتدهور يغاندس، ببساطة عن طريق إضافة بروابط جديدة لنظام 4.

للترويج لفصل تهمة الضوئية، ونحن نستخدم مركب ثنائي طبقة صلبة من الأفلام 2 برنامج تلفزيوني وقيس. في هذا التكوين، يتم حقن الإلكترونات في photoinduced قيس (2) وبعد ذلك يتم التقاطها من قبل إلكترود FTO، في حين يتم توجيه الثقوب إلى القطب الاتحاد الافريقي عبر برنامج تلفزيوني طبقة 6. لتطوير هذا الأخير نقدم مصفوفة أشباه الموصلات النانوية مغلف صالحة (SMENA) استراتيجية، والذي يسمح الترابط PBS البلاغات الوطنية في مصفوفة من أشباه الموصلات المحيطة الأقراص المدمجة. ونتيجة لذلك، تظهر المواد الصلبة ملفقة الاستقرار الحراري ممتازة، تنسب إلى هيكل heteroepitaxial من مصفوفة النانوية واجهات، وتظهر مقنعة للضوء حصاد الأداء في الخلايا الشمسية نموذج 7.

Protocol

1. توليف البلورات النانوية الأساسية ZnSe 8

  1. المكان 7،0 ز المساعدة الإنمائية الرسمية وقضيب تحريك مغناطيسي في قارورة الرقبة الثلاث.
  2. في قارورة منفصلة، ​​والجمع بين 0،063 و 2.4 ز سي TOP مل وإضافة شريط تحريك مغناطيسي. وينبغي degassed خليط من TOP السيلينيوم وتحت فراغ لمدة 30 دقيقة.
  3. المساعدة الإنمائية الرسمية لديغا 90 دقيقة في 120 ° C، ثم وضع تحت تدفق العادم صول مع الزجاج واسعة.
  4. الحرارة C ° المساعدة الإنمائية الرسمية إلى 300 و، وحقن سي الخليط. اسمحوا عودة درجة الحرارة إلى 300 درجة مئوية.
  5. حقن 1.0 مل الشرقي 2 الزنك (10٪ من وزن. في الهكسان) إلى دورق التفاعل والسماح للرد في 265 درجة مئوية لمدة حوالي 3 دقائق أو إلى أن ذروة الامتصاص exciton تحول إلى الطول الموجي المطلوب (λ = 350-400 نانومتر)، التي تقوم عليها إزالة قارورة من عباءة التدفئة.
  6. مرة واحدة في درجة حرارة تنخفض إلى دورق التفاعل ~ 60 ° C، إضافة 12 مل الميثانول والانقسام بين اثنين من أنابيب الطرد المركزي 15-مل، تتصدر قبالة مع الميثانول. أجهزة الطرد المركزي لمدة 5 دقائق وتصب خارجالطور السائل. Redissolve والبلورات النانوية عجلت في التولوين وتكرار.

2. نمو قضبان CDS على النوى ZnSe 9

  1. الجمع بين 3،0 ز TOPO، ODPA 0،280 غرام، HPA 0،080 غرام، و0،090 CDO ز وإضافة شريط تحريك مغناطيسي في قارورة الرقبة الثلاث.
  2. في قارورة منفصلة، ​​والجمع بين 0،120 TOP مل ز S و 4.0 وإضافة شريط تحريك مغناطيسي.
  3. ديغا CDO حل لمدة 45 دقيقة عند 150 ° C وTOP لمدة 45 دقيقة في 120 ° C، ثم وضع تحت تدفق صول عوادم مع الزجاج واسعة.
  4. تسخين الحل CDO إلى 380 ° C حتى يذوب CDO والحل واضح وعديم اللون. وفي الوقت نفسه، تسخين الحل S إلى 120 ° C حتى يذوب الخليط وS واضح وعديم اللون.
  5. إضافة كافة ZnSe من الخطوة 1 إلى حل S.
  6. إضافة 2.0 مل من TOP في حل الكادميوم والسماح بعودة درجة الحرارة إلى 380 درجة مئوية. مرة واحدة 380 ° C يتم التوصل، وضخ فورا الحل في الحل S الكادميوم.
  7. و nanorods تسمح لتنمو ل 6-9 دقائق، بما في ذلك درجة الحرارة وقت الانتعاش، وإزالة قارورة من عباءة التدفئة. ويعد ترك حل على الحرارة، وسوف تكون أطول قضبان.
  8. قد يكون المنتج هلام الخضراء، إضافة إلى تسييل الكلوروفورم وتنقسم الى اثنين قارورة.
  9. البلورات النانوية يعجل في الإيثانول، صب قبالة الطور السائل، والبلورات النانوية وredissolve عجلت في الكلوروفورم.

3. نمو تلميح حزب العمال على القضبان CDS 10

  1. الجمع بين 0.2 مل OA، 0.2 مل oleylamine، 10 مل الاثير ثنائي الفينيل، و 43 ملغ 1،2-hexadecanediol وإضافة شريط تحريك مغناطيسي في قارورة.
  2. ديغا الخليط لمدة 1 ساعة عند 80 ° C، ثم وضع تحت تدفق وزيادة صول درجة الحرارة إلى 200 درجة مئوية.
  3. إضافة خليط من قضبان الأقراص المدمجة في الكلوروفورم و20 ملغ حزب العمال acetylacetonate (II). بعد 5-7 دقائق من خليط التفاعل يجري في 190 درجة مئوية، فإن الحل يتحول إلى اللون الأسود. إزالة قارورة من الحرارة.
  4. البلورات النانوية يعجل في (أ) 1خليط من الميثانول 00:03 لكلوروفورم مع جهاز للطرد المركزي وتصب قبالة الطور السائل. Redissolve بلورات عجلت في الكلوروفورم وتكرار.

4. صرف يجند مع MUA 11

  1. في قارورة، تفريق nanorods في الكلوروفورم 10 مل.
  2. إضافة 0.1 غ MUA في حل nanorod ويصوتن حتى يذوب كل MUA.
  3. في قارورة منفصلة، ​​حل 0.1 غرام KOH في 20 مل من الماء المقطر الثلاثي (TDW).
  4. إضافة حوالي 5،0 مل من الحل إلى حل TDW nanorod ويهز بقوة.
  5. أجهزة الطرد المركزي الخليط من الخطوة 4.4 في 6000 دورة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة للفصل بين مراحل المائية والعضوية.
  6. جمع أعلى (مائي) والمرحلة إضافة الميثانول لتحقيق الحل الذي هي 3:1 الميثانول في الماء.
  7. أجهزة الطرد المركزي الخليط من الخطوة 4.6 في 6000 دورة في الدقيقة لمدة 2 دقيقة على البلورات النانوية راسب. صب السائل قبالة المرحلة وredisperse البلورات التي عجلت في sonicating TDW.
  8. إذا كان سالمرحلة rganic في الخطوة 4.5 لا زالت تحتفظ ببعض من اللون من الحل النانوية الأصلي، كرر الخطوات من 4.4 خلال 4.7.

5. توليف برنامج تلفزيوني النوى (مقتبس من المرجع. 12)

  1. الجمع بين 0.49٪ جرام منع الرشوة، 18 مل ODE، و1-16 مل OA (اعتمادا على الحجم المطلوب، والمحاصيل الزراعة العضوية أكثر الجسيمات الأكبر حجما) وإضافة شريط تحريك مغناطيسي في قارورة الرقبة الثلاث.
  2. في قارورة منفصلة، ​​إضافة 10 مل ODE وقضيب تحريك مغناطيسي.
  3. ديغا كل من قوارير لمدة 1 ساعة عند 120 ° C، ثم وضع تحت تدفق صول.
  4. تسخين الحل الرصاص إلى 135 ° C. وفي الوقت نفسه، تبرد القارورة التي تحتوي على ODE فقط إلى درجة حرارة الغرفة.
  5. إضافة TMS مل 0،21 إلى غرفة ODE درجة الحرارة، ثم حقن الخليط في حل الرصاص في 135 ° C.
  6. تسخين الخليط في 135 ° C لمدة 1-5 دقيقة (اعتمادا على الحجم المطلوب، تعد غلة التدفئة الجسيمات الأكبر حجما)، ومكان في حمام الثلج لإرواء التفاعل.
  7. البلورات النانوية يعجل في الأسيتون المقطر، صب منو الطور السائل، وعجلت في redissolve بلورات التولوين. كرر مرتين أخريين.

6. نمو شل على أقراص مدمجة النوى PBS 13

  1. الجمع بين CDO 1.0 جرام، 6 مل OA، و 15 مل وODE إضافة شريط تحريك مغناطيسي في قارورة الرقبة الثلاث.
  2. في قارورة منفصلة إضافة ملغ 20-40 من النوى PBS الذائبة في التولوين وقضيب تحريك مغناطيسي.
  3. تسخين الحل CDO إلى 280 ° C إلى أن الحل واضح وعديم اللون، ثم باردة لC. 100 °
  4. تسخين حل PBS إلى 110 درجة مئوية لمدة لا تزيد عن 5 دقائق لسيغلي الزائدة، ولكن ليس كل شيء، المذيبات، ثم حقن الحل الكادميوم.
  5. تسخين خليط التفاعل ببطء إلى 120-160 ° C (اعتمادا على سمك القشرة المطلوب). لأرق قذائف (1-2 monolayers) إخماد رد فعل على الفور بعد حقن من الحل الكادميوم.
  6. مرة واحدة يتم التوصل إلى درجة الحرارة المطلوبة، إخماد رد فعل عن طريق وضع القارورة في حمام جليدي.
  7. بلورات تترسب في الإيثانول، بوص قبالة الطور السائل، وredissolve بلورات عجلت في التولوين. كرر مرتين. على دورة التنظيف النهائي، redissolve وتخزين بلورات في اوكتان اللامائية.

7. إعداد قيس 2 على FTO / الزجاج ركائز

  1. تسليم غسل الزجاج المطلي مع FTO المنظفات (Alconox) وشطف مع الماء منزوع الأيونات.
  2. يصوتن الزجاج في الميثانول، الأسيتون، ثم isoproponal، لمدة 5 دقائق كل وجافة مع تدفق صول.
  3. وضع الزجاج في حمام من 75 مم TiCl 4 في الماء منزوع الأيونات والحرارة (في الهواء) لمدة 30 دقيقة في 70 درجة مئوية.
  4. شطف الزجاج مع الماء منزوع الأيونات والجافة مع سورة، ثم الحرارة (في الهواء) في C ° 450 ل1 ساعة والسماح لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة.
  5. في حين أن الزجاج هو التبريد، حل قيس معجون Dyesol 2 في terpinol في نسبة 03:01 من وزنها.
  6. 3 قطرات من مكان الخليط 2 قيس في وسط الجانب FTO من شريحة زجاجية الجافة التي تم التعامل مع TiCl 4 علىد تدور ثانية ل6 في 700 دورة في الدقيقة و1 دقيقة في 2،000 دورة في الدقيقة.
  7. يصلب الشريحة في الهواء في 450-500 درجة مئوية حتى يتحول الفيلم البني، ثم اضحة.

8. تدور طلاء PBS / CDS إلى فيلم

  1. يتم تنفيذ جميع الخطوات طلاء تدور في صندوق قفازات الأرجون.
  2. مكان 4-5 قطرات من برنامج تلفزيوني / الأقراص المدمجة في اوكتان (10 ملغ / مل) على شريحة لا يزال من الخطوة 7 والسماح تنتشر حتى يبدأ مركز لتجف، ثم تدور لمدة 5 ثوانى ثم في 600 دورة في الدقيقة 15 ثانية في 2،500 دورة في الدقيقة.
  3. مكان 10 قطرات من MPA 01:03: حل الميثانول على الشريحة، التي تغطي كامل السطح، وتدور لمدة 5 ثوانى في 600 دورة في الدقيقة، 15 ثانية ثم في 2،500 دورة في الدقيقة.
  4. غسل السطح مع الميثانول من خلال وضع 10 قطرات على الشريحة والغزل لمدة 5 ثوانى في 600 دورة في الدقيقة، 15 ثانية ثم في 2،500 دورة في الدقيقة.
  5. غسل السطح مع اوكتان بواسطة نفس الطريقة كما في الخطوة 8.4.
  6. كرر الخطوات من 8،2-8،5 في كل طبقة اللاحقة من الفيلم.
  7. يصلب الفيلم بعد كل طبقة ثالثة في 150 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة. وفاييجب أن يكون لها فيلم نال الامتصاصية عند معدل 1.5 في الطول الموجي للذروة NC.

9. تراجع PBS / الأقراص المدمجة أفلام طلاء

  1. إعداد الحل 0.43 خلات الكادميوم في مجموعة الميثانول ML 80 في كوب كبيرة بما يكفي لغمر تماما العينة.
  2. إعداد حل nonahydrate كبريتيد الصوديوم (نا 2 S 2 O • 9H) في الميثانول ML 80 في كوب كبيرة بما يكفي لغمر تماما العينة.
  3. غمر العينة لمدة 1 دقيقة في حمام الكادميوم، وشطف مع الميثانول. ثم غمر لمدة 1 دقيقة في حمام سلفر، وشطف مع الميثانول.
  4. كرر الخطوة 9،3 حتى تمتلئ المسام (عموما 4-8 مرات).
  5. يصلب عينة ب 150 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة.

10. علاج أفلام مع CTAB 14

  1. المكان 0.25 مل من CTAB، الذائب في الميثانول، بتركيز 10 ملغ / مل، على الفيلم من الخطوة 9 والسماح للجلوس 1 دقيقة، ثم تدور في 2،500 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. شطف الشرائح مع 10 قطرات من مادة الميثانول وتدور حتى تجف.
  2. كرر 10.1 و 10.2 مرة واحدة.

11. ممثل النتائج

يتم تعقب تطور أطياف الامتصاص والانبعاث الموافق ZnSe / الأقراص المدمجة / حزب العمال البلاغات الوطنية خلال كل خطوة من خطوات التركيب في الشكل 1. يمكن أن نرى أن الشكل 1B عن قمم الامتصاص في نانومتر و 450 350 ~ ~، سمة من ZnSe والأقراص المدمجة على التوالي، و، وعلى الأخص، الآن يعرض بداية ذروة FL في ~ 550 نيوتن متر. هذه الميزة FL هو نتيجة لتسوس excitonic الانبعاثات عبر ZnSe / واجهة أقراص مدمجة. ومروي ثم هذا النوع II بين المجالات FL من نمو رأس حزب العمال (الشكل 1C)، وذلك بسبب الحقن السريع للإلكترون في إعادة تمركز شاردة معدنية. هذا فصل تهمة فائقة السرعة تمكن الاستفادة من الإلكترون للحد بهوتوكاتاليتيك من الماء. ثم يتم إضافة ماء يغاندس MUA لتسهيل الإزالة (ه) من ثقب من المجال ZnSe، وزيادة الاستقرار من خلال أكسدة تمنع من أشباه الموصلات الأساسية، مما يسمح للحد المستدام من الطاقة الشمسية H 2 (الشكل 2). نتيجة لثقب الكسح، وتصبح عرضة يغاندس العضوية للتحلل الضوئي، ولكن يمكن التخفيف من هذا ببساطة عن طريق إضافة بروابط جديدة، كما رأينا في الشكل 2. وهكذا، فإن إدخال يغاندس hydrophylic لا تجعل فقط ذوبان في الماء البلاغات الوطنية، ولكنها أيضا ضبط إنتاج الطاقة للنظام لحماية البنية النانوية على حساب من السهل وغير مكلفة ليحل محل السطحي العضوية.

بالنسبة للمواد الصلبة النانوية برنامج تلفزيوني / أقراص مدمجة، الشكل 3A 3B ويظهر التخطيطي لعملية تلفيق والجهاز النهائي. الشكل 3C، صورة TEM من البلورات النانوية الأساسية / شل، يدل على أن تتسرب CDS بالتساوي في جميع أنحاء الأساسية في برنامج تلفزيوني. يظهر الصلبة النانوية أن تكون خالية نسبيا من المسام فيالرقم 3D، صورة SEM من المقطع العرضي للجهاز. واحد نتيجة للنمو القواقع، وهذا هو ملاحظتها، هو blueshift في الامتصاصية على حد سواء وقمم الانبعاثات. ويعزى هذا التحول إلى جوهر برنامج تلفزيوني كما تقلص أيونات الكادميوم التسلل الى مزيد من جوهر، ويمكن ملاحظة ذلك في الشكل 4. ويمكن أيضا زيادة كبيرة في الانبعاثات أن ينظر في الشكل 4، وذلك بسبب الكم الحبس تعزيز المقدمة من قذيفة الأقراص المدمجة. طبقة CDS ليس فقط يزيد من الانبعاثات، كما أنه يحمي القلب، وزيادة الاستقرار الحراري للمادة الصلبة، تصل إلى 200 ° C تقريبا، ما يقرب من 50 ° C أعلى من مادة صلبة النانوية برنامج تلفزيوني وحدها. شيدت باستخدام الخلايا الشمسية النانوية هذه العمارة الصلبة لم تظهر إلا الاستقرار الحراري أفضل، ولكن كما تبين أن يكون الفولتية أعلى الدوائر المفتوحة (تصل إلى 0،7 V) من الأفلام ذات الصلة ترتبط عضويا. وقد أظهرت هذه الأفلام أيضا التسامح أعلى من ذلك بكثير الى اجواء الأكسجين، واستمر لياليeveral أيام في الظروف الجوية العادية مع أي تدهور.

الشكل 1
الشكل 1. الخصائص البصرية لheteronanocrystals ملفقة. (أ). والامتصاصية من البلاغات الوطنية ZnSe تظهر ميزة excitonic في نانومتر λ = 390. لم يكن لوحظ انبعاث ضمادة لهذه العينات. (ب). الانبعاثات والامتصاص من ZnSe / CDS nanorods نمت من البلاغات الوطنية الأساسية ZnSe. (ج). الامتصاصية من ZnSe / CDS nanorods بعد ترسب حزب العمال.

الشكل 2
توج الشكل 2. تطور إنتاج الهيدروجين على MUA ZnSe / الأقراص المدمجة / حزب العمال heteronanocrystals. يتم استئناف إنتاج الهيدروجين على إضافة بروابط جديدة إلى ZnSe / الأقراص المدمجة / النانوية حزب العمال. معدل إنتاج H2 (المنحدر من منحنى التجريبية الجديدة) بعد إضافة بروابط جديدة (8-12 HR) هو تقريبا نفس قبل تدهور الأولي (0-8 ساعة).

الشكل 3
الشكل 3. تمثيل تخطيطي (أ) الخطوات المتبعة في تصنيع المواد الصلبة النانوية و (ب) الجهاز الضوئية النهائي. أدناه هي الصور من SEM (ج) برنامج تلفزيوني / CDS الأساسية / شل البلورات النانوية و(د) وجهة نظر جانب من الصلبة النانوية.

الشكل 4
الشكل 4. التغييرات في امتصاص (القاع) والانبعاثات (أعلى البلاغات الوطنية PBS الناتجة عن ترسب ما يقرب من 1 أحادي الطبقة من الغلاف أقراص مدمجة. وينعكس تقلص جوهر برنامج تلفزيوني من تبادل الأيونات الموجبة وتحول ≈ 150 نانو متر في كل من الأطياف. وما يزيد من كثافة مضان برنامج تلفزيوني بسبب تشكيل heterostructure من النوع 1.

ve_content "FO: المحافظة على together.within صفحة =" دائما "> الشكل 5
الشكل 5. تمثيل تخطيطي للمواءمة مستوى الطاقة في ZnSe الأساسية / الأقراص المدمجة / حزب العمال (أ) / قضيب / هياكل تلميح و (ب) هياكل تلوريد الزنك / الأقراص المدمجة / حزب العمال الأساسية / قضيب / الإكراميات. اختيار المواد المناسبة هو من أهمية قصوى في هذه الأجهزة، وثقوب من الهياكل المصنفة تلوريد الزنك الجلوس في مستوى الطاقة التي تجعل السفر إلى يجند غير المواتية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وتوضح هذه الدراسة كيف يمكن أن تستخدم أبنية مركب من البلورات النانوية غير العضوية لتحقيق الانفصال المكاني للرسوم photoinduced. على وجه الخصوص، هذه المركبات تسمح صقل توزيع الاتهامات عبر المجالات اثنين، والتي تتوفر ثم لأداء وظيفة إما بهوتوكاتاليتيك أو الضوئية. على سبيل المثال، يمكن إجراء photocatalysts الكفاءة إذا ما تم إنشاؤها المانحة ومتقبل النانوية في المجالات جسيمات متناهية الصغر واحدة. يظهر علم الطاقة مثل هذا النظام في الشكل 5. وفي الوقت نفسه، التراص من الجهات المانحة ومتقبل الأفلام النانوية يمكن أن يؤدي إلى مواد الضوئية.

وعلى سبيل المثال لشخص وفصل البلورات النانوية، يميل ZnSe / الأقراص المدمجة / حزب العمال الدوت احدة في قضيب معدني تم تصميم مغاير النانو لتقسيم كفاءة H 2 O. من افتعال هيكل مع الانحدار الخطي الجوهرية المحتملة، ونحن تمكين الفصل المكاني لمثل هذه الاتهامات التيالإلكترونات والثقوب تصبح مترجمة في مجالات حزب العمال وZnSe، على التوالي. ويمكن بعد ذلك الطاقة للإلكترون متحمس استخدامها للحد من صنع الصورة من البروتونات في الماء، في حين يتم حقن الثقب السطحي في جزيء، والحفاظ على وظائف النانوية. في هذا التكوين، وتدهور يجند يعرض وجود قيود على أداء النظام. لذلك، يجب بروابط جديدة تكون متاحة دائما للأن تستمر في الإنتاج 2 H حيث يغاندس الزائدة في وسط مائي سيحل محل تلقائيا يغاندس التالفة. نتوقع أن استخدام إعادة تحميلها بروابط الإلكترون التبرع، قد يحسن بشكل كبير من أعداد المركبات دوران بهوتوكاتاليتيك الاستفادة المسؤول عن فصل أشباه الموصلات مغاير الواجهات. قد يحتمل الجهاز أن تتحسن من خلال زراعة قذيفة أرق على أقراص مدمجة الأساسية ZnSe، والتقليل من حاجز للطرد من الثقوب المجال ZnSe، أو عن طريق اختيار بالسطح مع ارتفاع طفيفإيه مستوى هومو، مما يجعل من الثقوب طرد من ZnSe بنشاط أكبر مواتية.

الإجراء النانوية الصلبة تمكن الجمعية من البلورات النانوية في فيلم ALL-غير العضوية غير العضوية. تم تصميم هذه المنهجية للتغلب على القيود الرئيسية ليجند مرتبطة النانوية الأفلام والفقراء وهي الاستقرار الحرارية والكيميائية للنظام يجند النانوية. يتم ذلك عن طريق التغليف النانوية في مجموعة مصفوفة من أشباه الموصلات فجوة واسعة النطاق. أفلام ملفقة يحمل الاستقرار الحراري الجيد، وهو ما يرجع إلى البنية النانوية heteroepitaxial من مصفوفة الواجهات. هنا، ونحن توظيف مصفوفة الأقراص المدمجة لتغليف مجموعة النانوية برنامج تلفزيوني، بحيث يتم الحفاظ على الحبس الكم من البلورات النانوية يدمج. يمكن التحكم التباعد بين النانوية عن طريق سمك قذيفة أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة العريضة، مما يؤثر على الموصلية من الفيلم. وهذا يسمح لأجهزة مختلفة جدا أن تكون مصنوعة مننفس النوع من الهيكل النانوية. الأفلام مع تباعد بين أصغر النانوية تظهر مقنعة للضوء حصاد الأداء في الخلايا الشمسية النموذج، مع كفاءة عالية كما هو مسجل و2.3٪. من الناحية النظرية يمكن أن تستخدم مع فيلم الفصل النانوية أكبر لأجهزة مثل باعث الأشعة تحت الحمراء، والمواد الصلبة الفلورسنت الأخرى. ومن المتوقع أن يمكن توسيع نطاق النهج المصفوفة التغليف لنوع آخر أشباه الموصلات I / مصفوفة مجموعات لمساعدة "من أسفل إلى أعلى" التنمية من الأفلام النانوية جميع منتجات تظهر أكثر للتعديل التنقل الناقل، والحبس الكم من التهم أدرجت، والهواء مقنعة -الاستقرار.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

Acknowledgments

نود أن نعترف الدكتور فيليكس كاستيانو (BGSU) ونيل NR للمناقشات المشورة وقيمة. نحن نعترف بامتنان العبور "المواد الشبكات" برنامج وجامعة بولينج جرين لدولة الدعم المالي. وأيد هذا العمل جزئيا من قبل NSF تحت CHE جائزة - 1112227.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
octadecylamine (ODA), 90% Fisher AC12932-0050
selenium (Se), 200 mesh Acros AC19807-2500
tri-n-octylphosphine (TOP), 97% Strem 15-6655 Air Sensitive
diethyl zinc (Et2Zn), 10% by wt. Aldrich 22080 Air Sensitive, Light Sensitive
methanol, 99.8%, anhydrous Aldrich 179337
toluene, 99.8%, anhydrous Aldrich 244511
tri-n-octylphosphine oxide (TOPO), 99% Aldrich 223301
n-octadecylphosphonic acid (ODPA), 98% PCI Synthesis 104224
hexylphosphonic acid (HPA), 98% PCI Synthesis 4721-24-8
cadmium oxide (CdO), 99.99% Aldrich 202894
sulfur (S), 99.999% Acros AC19993-0500 Strong odor
11-mercaptoundecanoic acid (MUA), 95% Aldrich 450561
potassium hydroxide (KOH) Acros AC13406-0010
chloroform VWR EM-CX1059-1
lead oxide (PbO), 99.999% Aldrich 32306-1KG
1-octadecene (ODE), 90% Aldrich O806-25ML
oleic acid (OA), 90% Aldrich O1008-1G
bis(trimethylsilyl) sulfide (TMS), synthetic grade Aldrich 283134-25G Air sensitive, strong odor, highly reactive
acetone EMD Chemicals AX0118-2
cadmium acetate Acros AC31713-5000
sodium sulfide nonahydrate (Na2S∙9H2O), 98% Alfa Aesar CB1100945 Light sensitive
hexadecyltrimethyl ammonium bromide (CTAB), 99% Sigma H6269-100G
oleylamine, 70% Aldrich O7805-5G
diphenyl ether Alpha Aesar 101-84-8
1,2-hexadecanediol TCI 6920-24-7
Pt (II) acetylacetonate, 97% Aldrich 282782-5G
isopropanol, 99.8%, anhydrous Acros AC32696-0025
titanium tetrachloride (TiCl4), 99.9% Aldrich 697079-25G Extremely air sensitive
titanium dioxide, DSL 90T DyeSol DSL 90T
terpineol MP Biomedical 98-55-5
3-mercaptopropionic acid (MPA), 99% Alfa Aesar A10435 Strong odor
octane, anhydrous, 99% Aldrich 412236

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kamat, P. V., Flumiani, M., Dawson, A. Metal - Metal and Metal- Semiconductor Composite Nanoclusters. Colloids Surf. A. 202, 269-279 (2002).
  2. Dawson, A., Kamat, P. V. Complexation of Gold Nanoparticles with Radiolytically Generated Thiocyanate Radicals ((SCN)2. J. Phys. Chem. B. 105, 960-966 (2001).
  3. Borensztein, Y., Delannoy, L., Djedidi, A., Barrera, R. G., Louis, C. Monitoring of the Plasmon Resonance of Gold Nanoparticles in Au/TiO2 Catalyst under Oxidative and Reducing Atmospheres. J. Phys. Chem. C. 114, 9008 (2010).
  4. Acharya, K. P., Khnayzer, R. S., O'Connor, T., Diederich, G., Kirsanova, M., Klinkova, A., Roth, D., Kinder, E., Imboden, M., Zamkov, M. The Role of Hole Localization in Sacrificial Hydrogen Production by Semiconductor-Metal Heterostructured Nanocrystals. Nano Lett. 11, 2919 (2011).
  5. Amirav, L., Alivisatos, A. P. Photocatalytic Hydrogen Production with Tunable Nanorod Heterostructures. J. Phys. Chem. Lett. 1, 1051-1054 (2010).
  6. Pattantyus-Abraham, A. G., Kramer, I. J., Barkhouse, A. R., Wang, X., Konstantatos, G., Debnath, R., Levina, L., Raabe, I., Nazeeruddin, M. K., Gratzel, M. Depleted-Heterojunction Colloidal Quantum Dot Solar Cells. ACS Nano. 4, 3374-3380 (2010).
  7. Kinder, E., Moroz, P., Diederich, G., Johnson, A., Kirsanova, M., Nemchinov, A., O'Connor, T., Roth, D., Zamkov, M. Fabrication of All-Inorganic Nanocrystal Solids through Matrix Encapsulation of Nanocrystal Arrays. J. Amer. Chem. Soc. 133, 20488-20499 (2011).
  8. Davide, C. P., Liberato, M., Lucia, C. M., Stefan, K., Cinzia, G., Marinella, S., Angela, A. Shape and Phase Control of Colloidal ZnSe Nanocrystals. Chem. Mater. 17, 1296-1306 (2005).
  9. Carbone, L., Nobile, C., de Giorgi, M., Sala, F. D., Morello, G., Pompa, P., Hytch, M., Snoeck, E., Fiore, A., Franchini, I. R., Nadasan, M., Silvestre, A. F., Chiodo, L., Kudera, S., Cingolani, R., Krahne, R., Manna, L. Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Colloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by a Seeded Growth Approach. Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).
  10. Habas, S. E., Yang, P., Mokari, T. Selective Growth of Metal and Binary Metal Tips on CdS Nanorods. J. Am. Chem. Soc. 130, 3294-3295 (2008).
  11. Costi, R., Saunders, A. E., Elmalem, E., Salant, A., Banin, U. Visible Light-Induced Charge Retention and Photocatalysis with Hybrid CdSe-Au Nanodumbbells. Nano Lett. 8, 637-641 (2008).
  12. Hines, M. A., Scholes, G. D. Colloidal PbS Nanocrystals with Size-Tunable Near-Infrared Emission: Observation of Post-Synthesis Self-Narrowing of the Particle Size Distribution. Adv. Mater. 15, 1844-1849 (2003).
  13. Pietryga, J. M., Werder, D. J., Williams, D. J., Casson, J. L., Schaller, R. D., Klimov, V. I. Utilizing the Lability of Lead Selenide to Produce Heterostructured Nanocrystals with Bright, Stable Infrared Emission. J. Am. Chem. Soc. 130, 4879-4885 (2008).
  14. Tang, J., Kemp, K. W., Hoogland, S., Jeong, K. S., Liu, H., Levina, L., Furukawa, M., Wang, X., Debnath, R., Cha, D. Colloidal-quantum-dot photovoltaics using atomic-ligand passivation. Nat. Mat. 10, 765-771 (2011).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics