Nanotuburi de carbon pentru celule solare de generatia a 3-a

0
23
 Nanotuburi de carbon pentru celule solare de generatia a 3-a
Nanotuburi de carbon pentru celule solare de generatia a 3-a

Prezentam in urma cu ceva timp cateva din inventiile premiate de Oficiul European pentru Brevete (OEB) in acest an. Una dintre aceste inventii se referea la folosirea nanocapsulelor, niste vehicule microscopice de 70 de ori mai mici decat globulele rosii din organism, pentru tratarea unor maladii grave. Iata ca un comunicat de presa primit recent ne vorbeste despre o premiera in cercetarea romaneasca, oarecum tot din domeniul nanotehnologiilor, deoarece este vorba despre nanotuburi.

Nanotehnologia este un termen aplicat dezvoltarilor tehnologice la scara nanometrica, adica moleculara sau atomica. Conceptul a fost discutat pentru prima oara in anul 1959 de catre renumitul fizician Richard Feynman atunci cand a descris posibilitatea sintezei prin manipularea directa a atomului. Termenul nanotehnologie a fost folosit pentru prima oara de Norio Taniguchi in anul 1974, desi el nu a cunoscut o raspandire larga (ca notiunea de gaura neagra, de pilda) si nu este foarte cunoscut nici azi. Specialistii stiu insa ca este vorba despre o tehnologie revolutionara care deschide perspective uriase cel putin in domeniul crearii de noi materiale.

Exemplele sunt multiple, dar ne vom opri azi doar la reusita unor specialisti romani, la o premiera autentica a cercetarii autohtone. Astfel, o echipa de cercetatori romani din cadrul Centrului de Stiinta Suprafetei si Nanotehnologie al Universitatii Politehnice Bucuresti, condusa de Prof. Dr. rer. nat. Marius Enachescu (specialist international in fizica suprafetei), a realizat in premiera in Romania celule solare de generatia a 3-a pe baza de nanotuburi de carbon produse in laborator si cu echipamente proprii. Dar ce sunt nanotuburile de carbon? Este vorba despre materiale noi, cu proprietati noi, obtinute prin manipularea directa a atomului.

Pentru a avea o imagine grafica a acestor nanotuburi, am putea releva faptul ca ele au un diametru de peste 40.000 de ori mai mic decat firul de par! Iar cele mai importante proprietati ale nanotuburilor de carbon obtinute sunt capacitatea lor de conductor de energie electrica (asemenea firului de cupru, de pilda) care este insa de 1000 ori mai mare decat cea a cuprului, duritatea aproximativ egala cu cea a diamantului (cel mai dur material din natura), o rezistenta mecanica de intindere de aproximativ 14 ori superioara Kevlarului si capacitatea de conductor termic aproape egala cu a aluminiului. Cu asemenea caracteristici, se pot intrevedea utilizari fantastice intr-un viitor nu foarte indepartat.

Una dintre acestea este chiar cea realizata de grupul de specialisti condus de Prof. Dr.rer.nat. Marius Enachescu, si anume o noua generatie de panouri solare, un domeniu extrem de promitator, studiat pe plan mondial de un mare numar de specialisti care cauta solutii eficiente pentru energia viitorului, care ar trebui sa fie verde, precum este cea solara. Proiectul Centrului de Stiinta Suprafetei si Nanotehnologie al Universitatii Politehnice Bucuresti a pornit in 2010 si pana azi au fost obtinute cateva realizari stiintifice de mare interes atat pe plan european cat si pe plan international, cum ar fi ameliorarea apelor reziduale si aplicatii privind depoluarea mediului si energiile curate, regenerabile. In plus, au fost atinse si cele mai importante obiective ale Proiectului, si este vorba despre implementarea tehnicii SPFM (Scanning Polarization Force Microscopy – Microscopie prin Scanarea Fortelor Polarizate), producerea nanocompozitelor pe baza de nanotuburi de carbon si producerea de celule solare de generatia a 3-a bazate pe nanotuburi de carbon. Ce este aceasta tehnica numita pe scurt SPFM?

Intr-un articol din decembrie 1997, dedicat unui nou microscop care evidentiaza secretele lichidelor la scara nanometrica (New Microscope Reveals Secrets of Liquids at Nanometer Scale), se incerca descrierea unei noi tehnici puse la punct de Miquel Salmeron (de la Lawrence Berkeley National Laboratory) si pe care autorul o numea scanning-polarization-force microscope sau SPFM. Cu ajutorul acestei tehnici s-a putut demonstra printr-o proba vizuala directa faptul ca cristalele de gheata sunt acoperite cu un strat de apa in stare lichida chiar si la temperaturi cu mult sub limita de inghet. Aceasta tehnica permitea astfel sa se cerceteze pelicule de lichid si picaturi cu o grosime masurand cateva zeci de nanometri (miliardimi de metru). Pana la descoperirea tehnicii lui Salmeron, un cercetator putea observa suprafetele de lichid doar cu ajutorul microscoapelor optice. Cu ajutorul SPFM s-au putut obtine imagini cu o rezolutie de cateva sute de ori mai mare.

Pasi importanti spre energia verde

Profesorul Marius Enachescu s-a intors in Romania in 2009 dupa 15 ani petrecuti in marile laboratoare ale lumii printre care Lawrence Berkeley National Laboratory, California (SUA), si a constituit la Universitatea Politehnica Bucuresti una dintre cele mai performante echipe de cercetare din fizica romaneasca actuala. Impreuna cu echipa sa Prof. Enachescu a creat prima camera de ablatie laser pentru producerea de nanotuburi de carbon din Romania, tehnologie aflata in prezent in doar cateva alte state ale lumii.

Prin utilizarea cu precadere a acestor tehnici unice in Romania a fost posibila obtinerea unor rezultate stiintifice remarcabile, atat pe plan national, cat si international, cum ar fi: determinarea la scara nanometrica a unghiurilor de udare ale nanopicaturilor de lichide prin tehnica SPFM si determinarea distributiei lor spatiale; caracterizarea efectului de coroziune la scara micro si nanometrica prin tehnica SPFM; realizarea unei game variate de nano-structuri de carbon prin tehnica de ablatie laser in regim pulsatoriu; implementarea de celule solare de generatia a 3-a; inceperea procesului de brevetare a design-ului camerei de ablatie destinata cresterii nanostructurilor de carbon folosind tehnica de ablatie laser.

Prezentate in acest limbaj incomod, rezultatele pot parea usor confuze, in realitate ele nu sunt deloc asa, drept dovada este faptul ca rezultatele Proiectului au fost recunoscute de comunitatea stiintifica interna si internationala in urma prezentarii acestora in cadrul unor conferinte interne si internationale de specialitate, urmate de publicarea acestora in reviste si publicatii de specialitate interne si internationale.

Asadar, sunt pasi mici, dar fermi pe care cercetarea romaneasca ii face in domenii atat de speciale si de viitor cum sunt si nanotehnologiile. Pentru ca trebuie sa amintim ca in lume deja se studiaza posibilitatea de a se obtine apa potabila din apa marina utilizand nanotuburile de carbon.

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here