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Copiare le complesse proprietà chimiche di superficie presenti in natura

I ricercatori UE hanno preparato fotosistemi artificiali, colorati e organizzati, da utilizzare nei dispositivi fotovoltaici. L'uso di architetture ispirate alla natura migliora l'efficienza delle celle solari organiche.
Copiare le complesse proprietà chimiche di superficie presenti in natura
In natura, i fotosistemi sono altamente efficienti nel convertire la luce del sole in energia vitale chimica grazie alle loro strutture multicromoforiche. Analogamente, i percorsi di ossidoriduzione (redox) altamente organizzati consentono agli elettroni e ai buchi generati dal processo fotosintetico di viaggiare attraverso percorsi separati e quindi di eliminare la ricombinazione di carica.

La ftalocianina (PC, Phthalocyanine) è un composto macrociclico aromatico di colore blu-verde intenso. Tuttavia, mentre le colorazioni pure a base di PC sono state ampiamente utilizzate nell'elettronica organica, la sintesi di PC modificate strutturalmente ha posto una sfida.

La preparazione di questi assemblaggi molecolari era lo scopo del progetto SUPRAL_SAS ("Supramolecular active layer, self-assembly on surface"), finanziato dall'UE. Durante il progetto, questi assemblaggi sono stati preparati mediante polimerizzazione autoorganizzante e avviata in superficie della PC per formare percorsi separati per il trasporto di buchi ed elettroni.

Per ottenere le strutture desiderate, le PC sono state organizzate in due tipi di assemblaggi. Un tipo, quello conduttivo, è stato utilizzato per introdurre i canali di trasporto positivi o di tipo p. L'altro, che ha dimostrato scarsa fotoattività, ha prodotto i canali di trasporto di carica negativi o di tipo n.

Sono stati elaborati e analizzati due approcci per ridurre al minimo la ricombinazione tra le cariche nei percorsi conduttivi: un gradiente redox antiparallelo e un canale laterale multiplo.

I risultati del progetto, ora completato, aumenteranno le possibilità di utilizzare PC strutturalmente modificate in un maggior numero di applicazioni pratiche. Questi risultati non solo saranno d'aiuto per la comunità scientifica, ma anche per le società e le industrie che progettano e producono materiali optoelettronici. Inoltre, gli assemblaggi molecolari su una superficie realizzati e studiati in questo progetto saranno utili anche per realizzare avanzati transistor a base organica. Questi ultimi trovano diverse applicazioni pratiche, ad esempio, nei display, nei sensori e nei codici a barre elettronici.

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