mercoledì 17 ottobre 2012

I «nanogarofani» che accumulano energia


Una microstruttura in solfuro di germanio si piega come i petali di un fiore formando una grande superficie

Che copiare la natura sia una delle maggiori fonti di ispirazione per le innovazioni tecnologiche è cosa nota. Ora i ricercatori dell’Università della North Carolina (Usa) hanno creato strutture simili a fiori, fatte di solfuro di germanio (GeS), un materiale semiconduttore, che hanno «petali» estremamente sottili e che sviluppano una superficie enorme. Questi «fiori» che, assomigliano a quelli dei garofani o di tagete, ma sono piccolissimi, possono essere utilizzati per una nuova generazione di accumulatori di energia e celle solari.
SUPERBATTERIE - «Creare questi nanofiori di GeS (i petalisono spessi solo 20-30 nanometri e lunghi 100 micrometri) è molto interessante perché in una piccola quantità di spazio riusciamo a concentrare una grande superficie», spiega Linyou Cao, professore di scienza dei materiali e ingegneria presso l’Università della Nord Carolina e co-autore del lavoro pubblicato da Acs Nano. «Un’applicazione potrebbe essere per esempio l’aumento significativo della capacità di accumulo energetico delle batterie agli ioni di litio, poiché una struttura più sottile con superficie più grande può contenere più ioni di litio. Per lo stesso motivo, questa struttura del fiore di GeS potrebbe portare a una maggiore capacità per i supercondensatori, che sono anche usati per lo stoccaggio di energia».
NATI DA VAPORI - I nanofiori nascono dai vapori. Il solfuro di germanio viene messo in un forno fino a quando non inizia a vaporizzare. Il vapore poi viene fatto convergere verso una zona di raffreddamento dove il GeS si deposita in fogli sottilissimi. Con l’aggiunta di ulteriori strati, i fogli si dispongono a raggio creando un motivo floreale simile a un garofano. Il GeS è simile a materiali come la grafite, che si depositano in strati o fogli. Tuttavia la struttura atomica del GeS è molto diversa da quella della grafite e molto più efficace nell’assorbire l'energia solare e trasformandola in energia utilizzabile. Questo rende i nanofiori allettanti per l'utilizzo in celle solari, anche per il fatto che il GeS è relativamente poco costoso e non è tossico. Nelle celle solari infatti molti materiali attualmente impiegati sono sia costosi che estremamente tossici.