Znaleziono sposób na masową produkcję atomowo cienkich włókien fosforu i arsenu – to szansa na ulepszenie akumulatorów, fotopaneli i czujników

Fosfor, podobnie jak grafen, może tworzyć atomowo cienkie struktury półprzewodnikowe. Otwiera to drzwi do baterii, ogniw słonecznych i czujników, które dzięki tej substancji mogą stać się lepsze. Wszystko jednak sprowadza się do problemów przy przejściu z laboratoriów do produkcji masowej. Brytyjscy naukowcy postanowili pomóc z tym fosforem i wszystko może się im udać.

University College London rozpoczął eksperymenty z nanofilamentami fosforowymi w 2019 roku. Naukowcy po raz pierwszy uzyskali nanocząstki na bazie fosforu w 2014 roku. Od tego czasu badacze opublikowali ponad 100 artykułów na temat tego materiału i ogólnych korzyści z jego stosowania w czujnikach i elektronice. Z biegiem czasu stało się jasne, że pozyskiwanie fosforu ze stron nanofilamentowych umożliwia także poprawę i zmianę właściwości materiałów, jednak nie było na to prostych technologii.

Brytyjscy naukowcy rozpoczęli izolowanie włókien fosforu z arkuszy około cztery lata temu i wkrótce odkryli, że domieszkowanie fosforu arsenem zapewnia dodatkowe korzyści obiecującemu materiałowi. W szczególności arsen zapewnia przewodność elektronową i dziurową nanodrutów, co eliminuje potrzebę stosowania węgla w związkach z fosforem. Zatem np. przy produkcji anod akumulatorowych z nanowłókien z fosforu i arsenu pojemność akumulatora będzie większa ze względu na usunięcie węgla z elektrod.

Podobnie poprawia się przewodność wewnętrzna ogniw słonecznych i zwiększa się czułość czujników, jeśli do materiałów na nie wprowadzone zostaną nanodruty fosforu domieszkowanego arsenem.

Aby masowo wyprodukować „cudowny materiał”, naukowcy z University College London zaproponowali zmieszanie struktur krystalicznych arkuszy fosforu i arsenu z litem rozpuszczonym w ciekłym amoniaku w temperaturze -50°C. Po 24 godzinach amoniak usuwa się i zastępuje rozpuszczalnikiem organicznym. Atomowo cienka struktura nanoarkuszów umożliwia przemieszczanie się jonów litu tylko w jednym kierunku, co prowadzi do powstawania pęknięć podłużnych, a ostatecznie do powstawania wielu nanowłókien. Technologia ta nadaje się do masowej produkcji nanofilamentów – twierdzą naukowcy i mają nadzieję zainteresować nią producentów.