Scienza

Celle fotovoltaiche organiche ad alte prestazioni

Celle fotovoltaiche organiche ad alte prestazioni

Accettatore non fullerene a grande gap che consente celle fotovoltaiche organiche ad alte prestazioni per applicazioni indoor.

Scienziati svedesi e cinesi hanno sviluppato celle solari organiche ottimizzate per convertire la luce ambientale interna in elettricità. Il potere che producono non è elevato, ma probabilmente è sufficiente per alimentare i milioni di prodotti che Internet delle cose porterà online.

Man mano che l'internet delle cose si espanderà, ci si aspetterà che avremo milioni di prodotti online, sia negli spazi pubblici che nelle case. Molti di questi saranno la moltitudine di sensori per rilevare e misurare umidità, concentrazioni di particelle, temperatura e altri parametri. Per questo motivo, al fine di ridurre la necessità di sostituzioni di batterie frequenti e costose, la domanda di fonti rinnovabili ed economiche di energia sta aumentando rapidamente.

È qui che entrano in scena le celle solari organiche. Non solo sono flessibili, economiche da fabbricare e adatte alla produzione, come ad esempio in grandi superfici in una macchina da stampa, ma hanno un ulteriore vantaggio: lo strato che assorbe la luce è costituito da una miscela di materiali donatori e accettori, che offre una notevole flessibilità nell'accordare le celle solari in modo tale che siano ottimizzate per spettri diversi - per luce di lunghezze d'onda diverse.

Nuovo metamateriale si trasforma in nuove forme

Nuovo metamateriale si trasforma in nuove forme

Un nuovo tipo di metamateriale progettato ha la capacità di cambiare forma in modo sintonizzabile, assumendo nuove proprietà.

Mentre la maggior parte dei materiali riconfigurabili possono alternare tra due stati distinti, il modo in cui un interruttore si accende o si spegne, la forma del nuovo materiale può essere regolata con precisione, calibrando le sue proprietà fisiche come desiderato. Il materiale, che ha potenziali applicazioni nell'immagazzinamento dell'energia di prossima generazione e nei micro-dispositivi bio-impiantabili, è stato sviluppato da un team congiunto Caltech-Georgia Tech-ETH Zurigo nel laboratorio di Julia R. Greer. (1)

Julia R. Greer. Ruben F. and Donna Mettler Professore di Scienza dei materiali, Meccanica e Ingegneria medica nella Divisione Ingegneria e Scienza applicata di Caltech, crea materiali a partire da blocchi di micro e nanoscala che sono disposti in architetture sofisticate che possono essere periodiche, come un reticolo.

La maggior parte dei materiali progettati per cambiare forma richiedono uno stimolo nel momento in cui assorbe l'acqua.

Al contrario, il nuovo nanomateriale si deforma attraverso una reazione di lega di silicio-litio guidata elettrochimicamente, il che significa che può essere finemente controllato per raggiungere qualsiasi stato "intermedio", rimanere in queste configurazioni anche dopo la rimozione dello stimolo ed essere facilmente invertito.

Pelle intelligente che cambia colore al sole

Pelle intelligente che cambia colore al sole

Sviluppare una pelle flessibile, ispirata ai camaleonti, che cambia colore in risposta al calore e alla luce solare.

Alcune creature, come i camaleonti e i tetra pesci al neon, possono alterare i loro colori per mimetizzarsi, attirare un compagno o intimidire i predatori. Gli scienziati hanno cercato di replicare queste abilità per creare "skin intelligenti" artificiali, ma finora i materiali non sono stati robusti.

Ora, i ricercatori che hanno riferito in ACS Nano (1) hanno preso una pagina dal playbook del camaleonte per sviluppare una pelle flessibile che cambia colore in risposta al calore e alla luce solare.

Le tonalità della pelle di camaleonte non si basano su coloranti o pigmenti come fanno la maggior parte dei colori, ma invece su particelle composte da minuscole strutture note come cristalli fotonici. La luce si riflette da queste superfici microscopiche e interferisce con altri fasci di luce riflessa producendo un colore.

La tonalità cambia quando varia la distanza tra i cristalli fotonici, ad esempio quando un camaleonte si tende o rilassa la sua pelle. Per imitare queste abilità naturali, gli scienziati hanno incorporato cristalli fotonici in materiali flessibili, come gli idrogel, e hanno cambiato i loro colori contraendo o espandendo il materiale come una fisarmonica.

Tuttavia, queste grandi fluttuazioni dimensionali possono sforzare i materiali e farli piegare. Il dottor Khalid Salaita (2) e colleghi volevano dare un'occhiata più da vicino alla pelle di camaleonte e usare ciò che hanno imparato per progettare una pelle intelligente che tenga conto della tensione.

Pagine