Verso il fotovoltaico alle nanoscale

Roma,11 maggio 2011- Convertire la radiazione luminosa in elettricità in modo controllato: è quanto promette un nuovo tipo di accoppiamento di particelle alle nanoscale costituite da punti quantistici colloidali collegati a nano particelle di fullereni.

“Si tratta della prima dimostrazione di un materiale ibrido organico/inorganico che funziona come un sistema donatore-ponte-accettore di elettroni per la conversione della luce solare in corrente elettrica”, ha commentato Mircea Cotlet, ricercatrice del Brookhaven National Laboratory, primo autore dell'articolo di resoconto apparso sulla rivista Angewandte Chemie.

Variando la lunghezza delle molecole di collegamento e le dimensioni dei punti quantistici, gli studiosi possono controllare la frequenza e l'ampiezza delle fluttuazioni nel trasferimento di elettroni al livello dei singoli dimeri.

“Questo controllo rende i dimeri promettenti unità per l'elettronica molecolare e più efficienti celle fotovoltaiche”, ha aggiunto la Cotlet, che ha svolto le sue ricerche con Zhihua Xu del Center for Functional Nanomaterials (CFN) del Brookhaven.

Chi conduce ricerche sull'elettronica molecolare è sempre interessato ai sistemi organici donatore-ponte-accettore per il loro ampio range di meccanismi di trasporto di carica e per le loro proprietà di trasferimento di carica che possono essere controllate variandone la chimica.

Recentemente, i punti quantistici sono stati combinati con materiali accettori di elettroni come coloranti, fullereni e ossido di titanio per produrre coloranti sensibili e celle solari ibride nella speranza che le proprietà di assorbimento della luce e di emissione dipendente dalle dimensioni dei punti quantistici aumentassero l'efficienza di tali dispositivi. Eppure finora l'efficienza nella conversione della potenza di questi sistemi è rimasta piuttosto bassa.

Il metodo di fabbricazione sviluppato dai ricercatori del Brookhaven permette di controllare in modo preciso le dimensioni delle particelle e la loro mutua distanza, cosa che rende possibile verificare le condizioni per il trasferimento di elettroni indotte dalla luce tra singoli punti quantistici e fullereni accettori di elettroni al livello della singola molecola.

L'intero processo di assemblaggio è stato effettuato passo passo in modo da limitare le interazioni delle componenti che potrebbero combinarsi in un'ampia gamma di modi diversi con i metodi tradizionali.

“La soppressione della fluttuazione del trasferimento elettronico nei dimeri con un piccolo punto quantistico porta a una frequenza di generazione di carica stabile, il che può avere un impatto positivo sull'applicazione di questi dimeri nell'elettronica molecolare”.