Hybridkraft für Halbleiter
Herkömmlicherweise konzentriert sich die Materialwissenschaft auf organische Molekülkäfige und erweiterte anorganische Kristallnetze. Die jüngste Entwicklung organisch-anorganischer Hybridverbindungen bietet eine Reihe neuer faszinierender Möglichkeiten, insbesondere auf Gebieten wie das der Halbleiter. Durch die Anwendung der Urprinzipien der Elektronenstrukturverfahren lieferte das EU-finanzierte Projekt "Electronic structure modeling of hybrid organic-inorganic semiconductors" (Hybrid Energy) Erkenntnisse zu den strukturellen und elektronischen Eigenschaften dieser Hybridsysteme. Unter Ausnutzung neuartiger elektronischer Eigenschaften, die zu Veränderungen der optischen und Leiteigenschaften führen, wählte das Team von Hybrid Energy die besten Kandidaten für kommerzielle Anwendungen. Zwei der vielversprechendsten Verbindungen für bestimmte Funktionen waren Titan(IV)-Oxid (TiO2) und Blei(II)-Sulfid (PbS). Die Verwendung einer metallorganischen Käfigstruktur basierend auf TiO2 führte zu vielversprechendem photochromen Verhalten. Aufgrund der Farbänderung von weiß nach blau kann diese Eigenschaft für die nächste Generation von intelligenten Fensterns genutzt werden. Die Leichtigkeit, mit der in der Bleiverbindung die Elektronen vom Valenzband zum Leitungsband, auch Bandlücke genannt, angeregt werden können, könnte die Entwicklung einer neuen Art der Solarzellenarchitektur ermöglichen. Grundsätzlich kann die Bandlücke von PbS mit Hilfe der Dimensionen des anorganischen Netzes abgestimmt werden. Die Anwendung dieser Eigenschaft kann einen praktischen Mechanismus für die Anpassung der elektronischen Eigenschaften sowohl für Lichtabsorption als auch -emission liefern. Die Entwicklung neuartiger funktionaler Werkstoffe unter Verwendung der Modellierung der Elektronenstruktur für energietechnische Anwendungen ist ein Wachstumsbereich mit großem Potenzial für kleine und mittlere Forschungsunternehmen und die Elektronikbranche im Allgemeinen. Die Erzeugung von Energie aus Quantenveränderungen bei organisch-anorganischen Hybridverbindungen schafft eine Vielzahl von Möglichkeiten für nachhaltige Energieformen.
