Wysoko wydajne ogniwa słoneczne dzięki sonochemii
W ramach projektu SONO ENGINEERING (Electronic structures sono-engineering of semiconductor nanoparticles for efficient solar energy exploitation) naukowcy badali działanie ultradźwiękami jako technikę obróbki termicznej mającą na celu skuteczne stworzenie struktur elektronicznych koloidalnych nanocząstek półprzewodnika. W szczególności skupili się na sonochemicznej syntezie nanocząstek. Sonochemia wykorzystuje fale dźwiękowe wysokiej częstotliwości w procesach chemicznych, a mechanizm powodujący efekty sonochemiczne w cieczy opiera się na zjawisku kawitacji. Wykorzystując tę technikę, naukowcy zbadali fizykę pęcherzyków akustycznych, a zwłaszcza uwalnianie energii podczas rozpadu pęcherzyków. Pierwszą metodą była sonikacja hydrofilowych nanocząstek bezpośrednio w fazie olejowej w celu otrzymania małych nanocząstek o wielkości poniżej 100 nm. Kolejną metodą było modyfikowanie nanocząstek tlenku cynku za pomocą kopolimerów i przyciąganie ich do powierzchni pęcherzyków kawitacyjnych. Następnie zespół wprowadził przeciwnie naładowane surfaktanty tak, aby nanocząstki stały się hydrofobowe. Naukowcy przeprowadzili również eksperymenty polegające na sonikacji nanoprętów z azotku węgla w celu fotoelektrycznego rozpadu cząsteczek wody. Mimo że udowodniono, że metoda ultradźwiękowa może wpływać na strukturę elektroniczną, okazało się, że stworzone nanopręty charakteryzują się słabą fotoaktywnością. Zespół zmodyfikował technikę syntezy folii z grafitowego azotku węgla używanych jako materiały elektrodowe w celu zwiększenia przewodnictwa. Wykorzystując silne powinowactwo folii z grafitowego azotku węgla względem podłoża szklanego pokrytego tlenkiem cyny domieszkowanym fluorem, zespół uczestniczący w projekcie zanotował najwyższą wartość gęstości fotoprądu w przypadku urządzeń fotoelektrochemicznych opartych na tym materiale elektrodowym. W projekcie SONO ENGINEERING udało się wykorzystać połączenia pęcherzyków kawitacyjnych do syntezy różnego rodzaju nanomateriałów, począwszy od nanocząstek po nanokapsułki. Dzięki sonochemii przeprowadzono również syntezę porowatych kapsułek białkowych w połączeniach kawitacyjnych. Dalsze badania wykazały, że rozmiary porów białka można regulować poprzez umieszczanie kapsułek w różnych środowiskach pH, co świadczy o ich potencjale w dostarczaniu i uwalnianiu leków.
