Naukowcy z PW opracowali metodę wytwarzania kropek kwantowych tlenku cynku

Czas2 min

Nową metodę wytwarzania kropek kwantowych tlenku cynku opracował zespół naukowców z Zakładu Katalizy i Chemii Metaloorganicznej Wydziału Chemicznego PW: prof. dr hab. inż. Janusz Lewiński (kierownik zespołu), dr inż. Małgorzata Wolska-Pietkiewicz i mgr inż. Zygmunt Drużyński. Nanokrystaliczne formy tlenku cynku wykazują ogromny potencjał aplikacyjny w technologiach optoelektronicznych i fotowoltaicznych.

Nanokrystaliczny tlenek cynku (ZnO), a zwłaszcza zerowymiarowe kropki kwantowe (QDs), są szeroko stosowane w diodach elektroluminescencyjnych i ogniwach fotowoltaicznych jako warstwa transportująca elektrony. Mogą być wykorzystywane w medycynie i nanodiagnostyce, a także jako luminescencyjny pigment do farb i lakierów. Wciąż jednak dużym ograniczeniem w rozwoju tych technologii jest brak dostatecznie wysokiej jakości kropek kwantowych tlenku cynku.

– Jesteśmy w stanie wytworzyć wysokiej jakości nanocząstki tlenku cynku o niespotykanych jak dotąd cechach – mówi nasz doktorant. – Głównym założeniem opracowanej przez nas procedury jest wykorzystanie mieszaniny związków cynkoorganicznych i ligandów organicznych o charakterze jonów obojnaczych (zwitterjonów). Cały proces wytwarzania kropek kwantowych jest kontrolowany termodynamicznie, co wpływa na formowanie niemal identycznych nanostruktur tlenku cynku – dodaje mgr inż. Zygmunt Drużyński.

Wynalazek został już wykorzystany, we współpracy z grupą prof. Michaela Graetzela z Politechniki w Lozannie, jako komponent przy tworzeniu ogniw perowskitowych. Perowskit to naturalnie występujący minerał, który doskonale pochłania światło, a po obróbce laboratoryjnej dodatkowo nabiera zdolności do przewodzenia prądu.

Nanokrystaliczny tlenek cynku odgrywa rolę warstwy transportującej elektrony i styka się z warstwą perowskitową. Dzięki temu, że kropki kwantowe tlenku cynku mają niemal idealnie uformowaną powierzchnię stabilizowaną przez regularnie ułożone ligandy, całe ogniwo jest znacznie stabilniejsze i efektywniejsze.

– Ogniwo perowskitowe z warstwą złożoną z „naszych” nanocząstek tlenku cynku wykazało sprawność konwersji energii przekraczającą 22%, co jest obecnie rekordem uzyskanym dla ogniw z tlenku cynku jako warstwy transportującej elektrony. Ma to ogromne znaczenie nie tylko dla rozwoju chemii nanomateriałów, ale również dla badań aplikacyjnych dotyczących konwersji energii – podkreśla prof. Janusz Lewiński.

Wstępne prace pokazują również, że ze względu na swoją niską toksyczność nanocząstki tlenku cynku otrzymywane tą nowatorską metodą z powodzeniem mogą służyć również jako markery lub nośniki leków antynowotworowych, a także jako element sensorów biochemicznych.

– Ponadto nanomateriał charakteryzuje się jasną, żółtą luminescencją, zarówno w ciele stałym, jak i w postaci stabilnego roztworu koloidalnego w organicznych rozpuszczalnikach niepolarnych oraz polarnych takich jak alkohole. Dzięki tym właściwościom można go wykorzystać w przemyśle chemicznym jako pigment do farb i lakierów lub składnik drukowanych zabezpieczeń optycznych – wyliczają dr inż. Małgorzata Wolska-Pietkiewicz wraz z dr inż. Marią Jędrzejewską.

Wynalazek został zgłoszony do ochrony patentowej. Aby metoda mogła być szerzej wykorzystywana, potrzebne są dalsze badania dotyczące możliwości skalowania i finansowanie rozwoju opracowanej technologii.

Źródło: Politechnika Warszawska

Zostaw komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

- REKLAMA-spot_img
- REKLAMA -

Najnowsze

- REKLAMA -

Zainteresuje Cię

Nowy raport IOŚ-PIB przedstawia sytuację składowania odpadów komunalnych w Polsce w 2023 roku

Instytut Ochrony Środowiska – Państwowy Instytut Badawczy (IOŚ-PIB) opublikował raport "Odpady komunalne składowane w Polsce w 2023 r.",...

Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi o wyzwaniach transformacji energetycznej i rozwoju obszarów wiejskich

Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi przedstawiło raport dotyczący głównych wyzwań stojących przed współczesnymi obszarami wiejskimi w kontekście globalnych...

Wokół utylizacji odpadów medycznych narosło wiele mitów. Nowoczesne instalacje pozwalają wykorzystać proces do produkcji ciepła i energii

Według różnych szacunków w Polsce powstaje od 60 do nawet 200 tys. t odpadów medycznych. Wymagają one specjalnego...

Polska wyznacza kierunki europejskiej polityki surowcowej podczas prezydencji w Radzie UE

Ministerstwo Klimatu i Środowiska zorganizowało w Krakowie konferencję wysokiego szczebla poświęconą bezpieczeństwu dostaw surowców krytycznych, gromadząc przedstawicieli rządów,...

Ministerstwo Klimatu i Środowiska wyjaśnia: Nowe przepisy nie zakazują spalania drewna w gospodarstwach domowych

Ministerstwo Klimatu i Środowiska wydało oficjalne wyjaśnienie w sprawie nowych regulacji dotyczących drewna energetycznego, dementując pojawiające się w...

Zziemi.pl – innowacyjna platforma skracająca łańcuchy dostaw żywności powstała w ramach doktoratu wdrożeniowego

Krzysztof Solarz, dyrektor Inkubatora Przedsiębiorczości Gminy Kamienna Góra i doktorant Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, stworzył platformę zziemi.pl –...

Arktyczne badania polskich naukowców kluczem do zarządzania zasobami wodnymi w obliczu zmian klimatu

Międzynarodowy zespół naukowców z Polski, w którym wiodącą rolę odegrali eksperci z Uniwersytetu Wrocławskiego, opublikował przełomowe wyniki badań...

Elektryczna mobilność w Poznaniu. Wyzwania i perspektywy transformacji transportu miejskiego na drodze dekarbonizacji

Elektryczna mobilność (EM) stanowi kluczowy element transformacji w kierunku zrównoważonego transportu miejskiego, co potwierdzają wyniki międzynarodowego projektu badawczego...