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La sonochimie pour des cellules solaires hautement efficaces

Des chercheurs financés par l'UE ont proposé de nouvelles façons d'organiser la structure électronique de la matière à l'échelle nanométrique. Les résultats ouvrent la possibilité de traiter les nanoparticules semi-conductrices pour en faire des cellules solaires efficaces qui peuvent stocker de l'énergie pour une utilisation ultérieure.
La sonochimie pour des cellules solaires hautement efficaces
Dans le contexte du projet SONO ENGINEERING (Electronic structures sono-engineering of semiconductor nanoparticles for efficient solar energy exploitation), des chercheurs ont expérimenté l'ultrasonication comme technique de traitement thermique pour concevoir efficacement les structures électroniques de nanoparticules semiconductrices colloïdales.

En particulier, l'accent a porté sur la synthèse sonochimique des nanoparticules. La sonochimie utilise des ondes sonores haute fréquence pour les processus chimiques, et le mécanisme causant les effets sonochimiques dans les liquides est basé sur le phénomène de cavitation.

À l'aide de cette technique, les chercheurs ont approfondi l'étude de la physique des bulles acoustiques et en particulier la libération d'énergie au cours de l'éclatement de la bulle. La première approche a soniqué les nanoparticules hydrophiles directement en phase huileuse pour créer des petites nanoparticules de taille inférieure à 100 nm. Une autre méthode consistait à modifier des nanoparticules d'oxyde de zinc par des copolymères et de les attirer à la surface de bulles de cavitation. Finalement, l'équipe a introduit des surfactants avec des charges opposées pour que les nanoparticules deviennent hydrophobes.

Les chercheurs ont également expérimenté la sonication de nanotiges de nitrure de carbone pour la division photo-électrochimique de l'eau. Même s'il a été montré que l'ultrasonication pouvait influencer leur structure électronique, les nanotiges fabriquées se sont avérées avoir une faible photoactivité. L'équipe a modifié la technique de synthèse des films de nitrure de carbone graphitique, qui sont utilisés comme matériaux d'électrode pour augmenter la conductivité. En exploitant la forte affinité du film de nitrure de carbone graphitique avec le substrat de verre à oxyde d'étain dopé à la fluorine, l'équipe de projet a obtenu la valeur de densité de courant photoélectrique la plus élevée pour les dispositifs photoélectrochimiques basés sur ce matériau d'électrode.

SONO ENGINEERING a réussi à exploiter les interfaces de bulles de cavitation pour la synthèse de différents types de nanomatériaux allant des nanoparticules aux capsules obtenues par nanoingénierie. Les chercheurs ont également synthétisé des capsules de protéine aux interfaces de cavitation par sonochimie. Des recherches supplémentaires ont révélé que les tailles de pore de protéine sont ajustables en plaçant les capsules dans des environnements de pH différents, indiquant leur potentiel pour le chargement et la libération de médicaments.

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Mots-clés

Sonochimie, cellules solaires, nanoparticules semiconductrices, SONO ENGINEERING, ultrasonication, cavitation
Numéro d'enregistrement: 200133 / Dernière mise à jour le: 2017-06-29