Nanotechnologia

Udoskonalenia w produkcji i wykorzystywaniu energii dzięki nanotechnologii

Od dzieciństwa spędzonego w Vukovar w Chorwacji zapalona amatorka astronomii Silvija Gradecak, a teraz profesor inżynierii materiałowej wyznaje, że nie wystarczyła jej jedynie obserwacja otaczającego ją świata z dystansu: „Odkryłam, że to co kocham w nauce, to eksperymenty i możliwość stworzenia czegoś moimi własnymi rękami”.

Dziś, pracując nad najmniejszymi znanymi komponentami w naturze, Gradecak osiąga wspaniałe rezultaty na olbrzymią skalę, które mogą pomóc w udoskonaleniu metod produkcji, magazynowania i używania energii.

W Szwajcarskim Federalnym Instytucie Technologii, gdzie Gradecak zdobyła tytuł doktora, mikroskop elektronowy ukazał nowe tereny do badań i manipulacji. „Gdy po raz pierwszy zobaczyłam pojedyncze atomy, zdałam sobie sprawę, jak potężnym narzędziem byłaby możliwość porządkowania ich w nanoskali. Istnieje tak wiele problemów do rozwiązania, a gdy posiadasz możliwość wytwarzania całkiem nowych materiałów o unikalnej strukturze i właściwościach, wyłania się nieskończenie wiele możliwości i rozwiązań.”

Wydobycie nowych właściwości jest możliwe podczas badań w nanoskali (nanometr to jedna miliardowa część metra). W trakcie swojej edukacji Gradecak skupiła się na azotku galu, syntetycznym związku chemicznym używanym przez branżę półprzewodników, oraz który wykazuje niezwykłe optyczne właściwości: jeśli tworzenie azotku galu jest przeprowadzane w nanoskali, to cząsteczka ta może wytwarzać światło od ultrafioletowego do podczerwonego.

Gradecak była szczególnie zafascynowana olbrzymim potencjałem optycznym i elektrycznym nanomateriałów. Azotek galu i inne podobne półprzewodniki nie tylko emitują światło o różnych długościach fal, ale także przewodzą elektryczność i ciepło bardziej efektywnie.

W jednym tylko przedsięwzięciu, udało się Gradecak stworzyć nanoprzewody, cienkie, solidne włókna utworzone w  nanoskali z półprzewodników, które mogą być wyprodukowane na różnych podłożach, np. na krzemie lub na elastycznych polimerach. Przez ich bardzo małą średnicę, nanoprzewody te są jednowymiarowymi obiektami, a dzięki temu, że ich długość może być miliony razy większa niż szerokość, są idealne do przetwarzania energii w elektryczność, ciepło i światło.

Jedną z realizacji tego odkrycia jest całkiem nowa dioda (LED), emitująca światło bliższe czerwonemu i zielonemu widmu słońca niż jakiekolwiek inne diody. Co więcej, zamiast drogich materiałów użytych do produkcji LEDów, takich jak szafiry, diody Gradecak mogą być produkowane na tanich podłożach, w tym na elastycznych plastikach.

Źródło artykułu

Źródło grafiki