بهبود عملکرد نوری نانوذرات اکسیدی با فناوری نانو

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، نیمه‌رساناها دسته‌ای از مواد هستند که در حالت عادی عایق اند، اما می‌توانند تحت شرایطی به حالت رسانا تغییر حالت پیدا کنند. برخی از اکسیدهای فلزی از قبیل دی‌اکسید تیتانیم و اکسید روی در گروه نیمه‌رساناها قرار می‌گیرند.

این نوع نیمه‌رساناها با جذب نور می‌توانند به حالت رسانا دربیایند. در بین نیمه‌رساناهای اکسیدی، دی‌اکسید تیتانیم به‌عنوان یک ‌نیمه‌رسانای پربازده و مطلوب شناخته شده است. تولید این نیمه‌رساناها به‌صورت نانوذره عملکرد آن‌ها را به‌صورت قابل‌توجهی افزایش می‌دهد. بااین‌وجود، محققان به دنبال بهینه‌سازی هر چه بیشتر عملکرد این نیمه‌رسانای پرکاربرد هستند. 

فرشاد طالشی، محقق این طرح با اشاره به نقش نانولوله‌های کربنی، در رابطه با اهداف دنبال شده در این طرح گفت: نانولوله‌های کربنی به سبب سطح بالای خود می‌توانند نقش مهمی را در کنترل ابعاد نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم بازی کنند؛ ازاین‌رو در طرح حاضر با سنتز پودر نانوکامپوزیتی دی‌اکسید تیتانیم/نانولوله‌های کربنی، نقش نانولوله‌های کربنی بر میزان جذب نور نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم ارزیابی شده است.

وی افزود: پودر نانوکامپوزیتی تولید شده در این طرح قادر است طیف گسترده‌تری از نور را جذب کرده و خواص نوری بهینه‌تری ارائه کند.

این محقق ادامه داد: با حضور بستر نانولوله‌های کربنی، علاوه بر کاهش اندازه‌ی نانوذرات و تغییر مورفولوژی پودر از حالت کلوخه‌ای به حالت رشته‌ای، مقدار انرژی گاف نواری دی‌اکسید تیتانیم نیز کاهش یافته است؛ لذا قابلیت این ماده به‌عنوان فتوسل با جذب نور در طول‌موج‌های بالاتر اتفاق می‌افتد. این موضوع موجب افزایش کارایی کاتالیستی این ماده  خواهد شد.

به گفته‌طالشی، در بخش اول این پژوهش نانولوله‌های کربنی سنتز و ابعاد آن‌ها بهینه شده است؛ در بخش بعد سطح نانولوله‌ها به‌منظور ایجاد پیوند قوی‌تر بین نانولوله‌ها و نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم، نانولوله‌های کربنی عامل دار شده است.

وی ادامه داد: سپس نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم بر روی بستر نانولوله‌های کربنی سنتز شده و در انتها خواص جذب نوری نانوکامپوزیت سنتز شده مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت.

وی افزود: نتایج حاکی از آن است که میزان گاف انرژی دی‌اکسید تیتانیم خالص در محدوده‌ی ۲.۴۴ تا ۳.۹۸ الکترون‌ولت بوده است که در حضور نانولوله‌های کربنی این مقدار کاهش یافته است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر فرشاد طالشی- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد قائم‌شهر- است. نتایج این کار در مجله‌ Journal of Applied Spectroscopy (جلد ۸۲، شماره‌ ۲، سال ۲۰۱۵، صفحات ۳۰۳ تا ۳۰۶) به چاپ رسیده است.