08 Nov Online-Datenbank zu lichtgeladenen Materialien
Vor 40 Jahren wurde ein physikalisches Phänomen beobachtet und untersucht, das es ermöglichen könnte, einen Lichtsammler und eine Batterie in einem Gerät zu kombinieren. Solarfarmen erzeugen zwar erneuerbaren Strom, Sonnenkollektoren können ihn jedoch bislang nicht speichern. Verschiedene Halbleitermaterialien, auch solche, die aus reichlich vorkommenden Elementen wie Kohlenstoff und Stickstoff bestehen, werden bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht aufgeladen. Ähnlich wie eine elektrische Batterie bleibt ein solcher Fotohalbleiter im Dunkeln stunden- und sogar tagelang geladen und die in einem Fotohalbleiter gespeicherte Energie kann bei Bedarf für verschiedene Zwecke genutzt werden.
Doch welches dieser Materialien eignet sich beispielsweise am besten für die Anwendung in Solarbatterien? Wie sollte ein solches Material aussehen, wenn es noch nicht synthetisiert wurde? Zu diesem Zweck hat Dr. Aleksandr Savateev, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, eine einzigartige Online-Datenbank entwickelt. Er analysiert Forschungsartikel, die sich mit der Aufladung von Materialien durch Licht befassen und deren Ergebnisse zusammengetragen.
Über die Datenbank
In dieser Übersicht werden die in 40 Jahren Forschung gesammelten experimentellen Daten zusammengefasst und quantifiziert. Die maximale spezifische Konzentration der in 1 g eines Halbleiters gespeicherten Elektronen, die maximale durchschnittliche Anzahl der pro Halbleiterpartikel gespeicherten Elektronen, die anfängliche Fotoladungsrate und die anfängliche Entladungsrate werden für sechs Klassen von Halbleitermaterialien berechnet: Ti-, Zn-, Cd-, In-, W-basierte und graphitische Kohlenstoffnitride. Die Abhängigkeit dieser Parameter von der spezifischen Oberfläche des Materials, dem Partikelvolumen und anderen Eigenschaften wird analysiert und es werden Trends abgeleitet. Es wurde eine öffentliche Datenbank für fotogeladene Materialien erstellt, um das Design von Hochleistungsmaterialien mit fotogeladener Funktion, ihre Anwendung als wiederaufladbare Reduktionsmittel in der organischen Synthese und die Entwicklung von Geräten zu erleichtern.
Für Materialwissenschaftler und Chemiker
Fotohalbleiter werden nicht nur dazu verwendet, Sonnenlicht zum Aufladen von Smartphones umzuwandeln, Forschungslabors auf der ganzen Welt verwenden diese Materialien anstelle von seltenen Elementen und teuren Reagenzien, um organische Verbindungen mit hohem Mehrwert zu gewinnen. Organische Chemiker und Materialwissenschaftler können die Online-Datenbank zu lichtgeladenen Materialien für deren Forschung nutzen, um das am besten geeignete Halbleitermaterial auszuwählen. Über verschiedene Filter lassen sich die gewünschten Datenpunkte nach einem bestimmten Kriterium hervorheben. Schon jetzt lassen sich laut den Wissenschaftlern anhand der in der Datenbank zusammengetragenen Eigenschaften bestimmte Trends zwischen der Struktur von Halbleitermaterialien und ihrer Fähigkeit zur Fotoladung ableiten.
Quelle: https://www.mpikg.mpg.de
Bild: Aleksandr Savateev / Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
