Применение фуллеренов

Перевод: nano-c

Go to: Органические фотоэллементы Полимерная электроника Антиоксиданты и биофармпрепараты Добавки и другие применения

Органические фотоэллементы (OPV)

Source: Janssen, et al, MRS Bulletin 1/2005

На картинке схематически показан однослойный органический солнечный элемент. Фуллерен действует как полупроводник типа «n» (акцептор электронов). Этот тип используется вместе с полимером типа «p» (донор электронов), обычно это политиофен. Они соединяются и свариваются в активный пласт для создания так называемого объемного гетероперехода. Используются как сам фуллерен, так и его производные с улучшенными показателями растворяемости и электронных свойств. Как наиболее предпочтительный материалы типа «n», фуллерены могут составлять до 75% активного слоя по весу. Наиболее широко используемый в фотовольтаике производный материал C60, но C70 показал на 25% больше эффективности преобразования энергии, чем первый (Крун и др., 6/2005). Вдобавок, альтернативные производные материалы, такие как C60 PCBB показали на 40% больше эффективности преобразования энергии по сравнению с C60 PCBM в аналогичных системах (Дженг и др., 5/2004).

В августе 2007 компания «Plextronics, Inc» объявила об установлении нового рекорда эффективности в размере 5,4% для одного слоя органического фотоэлемента , который был сертифицирован Национальной лабораторией возобновляемой энергии , Гольден, Колорадо, США. В июне 2008 былообъявлено , что на рынок выпущена полноценная система паст для органических фотоэлементов с эффективностью 5%. Компания «Konarka Technologies s» удерживает первое место по эффективности – 5,2% (сертифицировано также NREL) и предпринимает серьезные шаги по коммерциализации, выпустив совсем недавно струйную систему паст и достигнув соответствия строжайшим требованиям по долговечности изделия. . Вышеупомянутые значения эффективности соответствуют опубликованным лабораторией профессора Янга из Калифорнийского Университета Лос-Анджелеса , которые составили около 5%. Технология UCLA была передана по лицензии компании «Solarmer Energy, Inc ». В мае 2007 Дж. Пит и его коллеги из Калифорнийского Университета Санта-Барбары опубликовали результаты (Дж. Пит и др., «Nature Materials», 7/2007), отражающие увеличение эффективности работы до 5,5% благодаря изменению морфологии объемного гетероперехода. Пока лицензия NREL не получена, данные результаты могут рассматриваться как отправная точка для дальнейшей работы.

Source: Forrester, MRS Bulletin 1/2005

За последнее десятилетие эффективность органических фотоэлементов стабильно растет (см. Форрестера). С высоким уровнем коммерческих и академических исследований, вполне возможно мы увидим и дальнейший быстрый рост эффективности.

< Back to top

Полимерная электроника

Эффективность работы полимерных транзисторов (органические полевые транзисторы ) и фотодетекторов также выросла, частично благодаря большой схожести между OFETS и OPV. В ведущих типах OFETS используются полупроводниковые (типа «n») свойства фуллеренов на основе C60, C70 и C84. Фуллереновые OFETS на основе C84 показали большую мобильность, чем C60 или C70, а также и большую стабильность. Работа в данной области должна продолжаться, так как в мир полимерной электроники входят как фуллерены, так и одностенные углеродные нанотрубки.

< Вернуться в начало статьи

Антиоксиданты и биофармпрепараты

Фуллерены являются мощными антиоксидантами, охотно и быстро вступающими в реакции со свободными радикалами, которые часто являются причиной повреждения и смерти клеток. Фуллерены могут быть эффективно использованы в сфере здоровья и ухода, где возникает необходимость предотвращения окислительного повреждения клеток или их смерти. Также они могут применяться и в других сферах, где окисление и процессы с радикалами могут иметь вредные воздействия (порча продуктов питания, разрушение пластика, коррозия металла).

Ведущие фармацевтические компании исследуют возможности использования фуллеренов для контроля за неврологическими нарушениями при болезни Альцгеймера и Лу Герига , которые являются результатом воздействия радикалов. Также разрабатываются на их основе и лекарства от атеросклероза, для фотодинамической терапии и антивирусные препараты.

Фуллерены известны как «радикальные губки», так как они впитывают и нейтрализуют более 20 свободных радикалов одной молекулой. Также они показали в 100 раз большую эффективность, чем все другие известные в настоящее время антиоксиданты, такие как витамин Е. Косметическая фирма «Zelens Dermatological Research» запустила в производство крем на основе фуллерена C60. Это в свою очередь было инициировано началом выпуска витамина C60 в Японии.

Препарат Nano-C также был подвергнут ряду тестов на токсичность при взаимодействии с производными фуллерена для растворения жира. Эти предварительные тесты на токсичность для линз не выявили никаких отрицательных воздействий. На рисунке слева показан высокий уровень растворимости в миндальном масле.

< Вернуться в начало статьи

Добавки и другие применения

Полимерные добавки

Фуллерены и фуллереновая сажа являются химически активными веществами и могут добавляться к полимерным структурам для создания новых сополимеров со специфическими физическими и механическими свойствами. Они также могут добавляться для создания композитов. Проделана большая работа по использованию фуллеренов как полимерной добавки для изменения физических свойств и увеличения эффективности.

Другое

< Back to top