Tegelijkertijd hoge prestaties en stabiliteit bereiken: hybride bio-nanostructuren ontwikkelen

Een onderzoeksteam ontwikkelde hybride bio-nanostructuren en gebruikte deze vervolgens om vezelachtige zonnecellen (FSC’s) en vezelachtige organische lichtgevende diodes (FOLED’s) te fabriceren die hoge prestaties en stabiliteit vertoonden over een breed temperatuurbereik, van min 80 graden Celsius tot 150 graden Celsius. Het team rapporteerde een toename van 40% in de vermogensconversie-efficiëntie (PCE) van de FSC’s en een toename van 47% in de externe kwantumefficiëntie (EQE) van de FOLED’s.

De bevindingen zijn gepubliceerd in het dagboek Kleine structuren. Het onderzoeksteam bestaat uit Dr. Jae Ho Kim en Dr. Myungkwan Song van de Energy and Environmental Materials Research Division van het Korea Institute of Materials Science (KIMS) in samenwerking met Professor Jin-Woo Oh van de Pusan ​​National University en Professor Jin Woo Choi van de Kongju National University,

De “spin coating”-methode, die vaak wordt gebruikt voor het coaten van metalen nanodeeltjes, maakt het mogelijk om snel en eenvoudig dunne films te maken. Deze methode heeft echter het nadeel dat het metalen nanodeeltjes niet gelijkmatig en ordelijk kan coaten.

Om dit probleem aan te pakken, synthetiseerde het team de “M13-bacteriofaag”, een biomateriaal dat de eigenschap heeft om metalen nanodeeltjes uniform en ordelijk te ordenen. De M13-bacteriofaag bezit actieve groepen die zich binden aan metaalkationen, wat zorgt voor een consistente ordening van alle metaalkationen.

Als resultaat vertoont de hybride bio-nanostructuur gesynthetiseerd uit M13 bacteriofaag een hoge stabiliteit in lucht en vocht, en maakt het hoogwaardige FSC’s en FOLED’s mogelijk. Bovendien werd bevestigd dat het uitstekende eigenschappen vertoonde in extreme omgevingen (-80 ℃ en 150 ℃) en wasduurzaamheid.

De M13-bacteriofaag kan worden gebruikt in verschillende elektronische apparaten, waaronder piëzo-elektrische apparaten, zonnecellen, sensoren en organische lichtgevende diodes. Een onderscheidend kenmerk van deze technologie is het vermogen om metalen nanodeeltjes eenvoudig te ordenen en uit te lijnen bij gebruik van hybride bio-nanostructuren. Het kan ook het oppervlakteplasmonische effect maximaliseren, waardoor het toepasbaar is op een breed scala aan elektronische apparaten.

Als deze technologie wordt ingezet om lokalisatie en massaproductie te versnellen, zal dit naar verwachting aanzienlijke economische voordelen opleveren voor producenten van elektronische apparaten.

Song, een van de hoofdonderzoekers en leider van dit onderzoek, zei: “Door gebruik te maken van hybride bio-nanostructuren kunnen we zowel de prestaties als de stabiliteit op het gebied van elektronische apparaten verbeteren.

“Naar verwachting zal het in de toekomst op verschillende gebieden worden toegepast, bijvoorbeeld in sensormaterialen en in materialen voor energieproductie en -opslag.”