私たちは、アドバイスや貴重な議論のためにフェリックスカステラーノ（BGSU）とNRニールを承認したいと思います。私たちは感謝してOBOR &quot;マテリアルネットワーク&quot;プログラムと財政支援のためのボーリンググリーン州立大学を認める。 1112227 - 本研究の一部は、NSF賞下CHEによってサポートされていました。

1。 ZnSe系ナノ結晶コア8の合成<ol><li>場所7.0グラムODAとの三口フラスコに磁気撹拌棒。 </li><li>別のフラスコで、0.063グラムのSeと2.4ミリリットルTOPを組み合わせて、磁気攪拌棒を追加します。 TOPとセレンの混合物を30分間真空下で脱気されるべきである。 </li><li> 120℃で90分間ドガODA°Cは、その後、広いガラス排気とAr気流下に置く。 </li><li>耐熱300℃〜ODAとし、Seの混​​合物を注入します。 300℃までの温度復帰しましょう</li><li>反応フラスコをEt 2 Znの（重量10％ヘキサン中）の1.0ミリリットルを注入して励起子吸収ピークが所望の波長（λ= 350から400に移行し約3分間°Cまで、または265で反応させるnm）を、加熱マントルからフラスコを削除その上に。 </li><li>反応フラスコの温度が約60℃にまで低下し、メタノールでオフトッピング、12ミリリットルのメタノールおよび2つの15 mlの遠心チューブの間に分割を追加します。いったん5分間遠心し、オフに注ぐ液相。トルエン中の析出ナノ結晶を再溶解して繰り返します。 </li></ol> 2。 ZnSeのコア9のCDS棒の成長<ol><li> 3.0グラムのTOPO、0.280グラムODPA、0.080グラムのHPAと、0.090グラムCDOを組み合わせて、3口フラスコに磁気攪拌棒を追加します。 </li><li>別のフラスコで、0.120グラムS、および4.0ミリリットルTOPを組み合わせて、磁気攪拌棒を追加します。 </li><li> 150℃と120℃で45分間TOP°Cとすると、幅の広いガラスの排気ガスにAr気流下に置くで45分間ドガCDOのソリューションを提供します。 </li><li> 380 CDOの溶液を加熱℃のCDOが溶解し、溶液が無色透明であるされるまで。一方、120にS溶液を加熱°Sまで、Cを溶解し、混合物は、無色透明です。 </li><li>ステップ1からS液にZnSeのすべてを追加します。 </li><li> CD溶液にTOPの2.0ミリリットルを加え、380℃までの温度復帰してみましょういったん380℃に到達した場合は、すぐにCD溶液中のS溶液を注入する。 </li><li>ナノロッドは温度回復時間を含む6から9分間、成長できるよう、及び加熱マントルからフラスコを削除します。もはや溶液が熱に残され、長いロッドは次のようになります。 </li><li>製品は、液化し、2つのバイアルに分割するためにクロロホルムを加え、緑色のゲルであってもよい。 </li><li>エタノール中でナノ結晶を析出させ、液相を捨て、クロロホルム中で沈殿したナノ結晶を再溶解。 </li></ol> 3。 CdSのロッド上のPtヒントの成長10 <ol><li> 0.2ミリリットルのOA、0.2ミリリットルオレイルアミン、10mlのジフェニルエーテル、及び43mgの1,2 - ヘキサを組み合わせて、フラスコ内の磁気攪拌棒を追加します。 </li><li> 80℃で1時間混合ドガ°Cは、その後Ar気流下に入れて、200℃に温度を上げる</li><li>クロロホルム及び20mgのPt（II）アセチルアセトナートのCDS棒の混合物を追加します。反応混合物の5-7分で190℃になった後、この溶液は黒くなります。熱からフラスコを取り出します。 </li><li> 1沈殿物のナノ結晶メタノールの混合物は、午後12時03分遠心してクロロホルムおよび液相を捨てます。クロロホルムとリピートで析出した結晶を再溶解。 </li></ol> 4。 MUAは11と配位子交換<ol><li>バイアルに、10mlのクロロホルムにナノロッドを分散させる。 </li><li>ナノロッド溶液中に0.1グラムのMUAを追加し、すべてのMUAが溶解するまで超音波処理。 </li><li>別のバイアルにおいて、（TDW）20ミリリットルトリプル蒸留水に0.1グラムのKOHを溶かす。 </li><li>ナノロッド溶液へTDW溶液約5.0ミリリットルを加え、激しく振り。 </li><li>水相と有機相を分離し、1分間6000 rpmでステップ4.4からの混合物を遠心分離します。 </li><li>上層（水）相を収集し、水3:1メタノールであるソリューションを実現するためにメタノールを加える。 </li><li>沈殿物ナノ結晶に2分間6000rpmでステップ4.6から混合物を遠心分離します。液相を捨て、TDWに超音波処理することによって析出した結晶を再分散。 </li><li> O IFステップ4.5でrganicフェーズはまだ元のナノ結晶溶液、4.7を繰り返し手順4.4の色のいくつかを保持します。 </li></ol> 5。 （refから脚色12）PBSコアの合成<ol><li> 0.49グラムのPbO、18ミリリットルODE、および1〜16ミリリットルOAを（より多くのOA利回りより大きな粒子は、所望の大きさに応じて）を組み合わせると3口フラスコに磁気攪拌棒を追加します。 </li><li>別のフラスコで、10ミリリットルODEと磁気攪拌棒を追加します。 </li><li> 120℃で1時間、ドガは、両方のフラスコ°Cは、その後Ar気流下に置く。 </li><li> 135に鉛溶液を加熱℃に一方、室温にのみODEを含むフラスコを冷却。 </li><li>室温ODEに0.21ミリリットルTMSを追加し、その後、135℃のPb溶液中に混合物を注入℃に</li><li>反応をクエンチし、氷浴中に135°1月5日分（より大きな粒子より長い加熱歩留まり、希望のサイズに依存します）の場合はC、と場所で混合物を加熱する。 </li><li>の流動、蒸留アセトンにナノ結晶を析出させfを液相、トルエンで析出した結晶を再溶解。さらに2回繰り返します。 </li></ol> 6。 PbSのコア13のCDSシェルの成長<ol><li> 1.0グラムCDO、6ミリリットルのOA、そして15ml ODEを組み合わせると3口フラスコに磁気攪拌棒を追加します。 </li><li>別のフラスコにトルエンおよび磁気攪拌棒に溶解しPbSのコアの20から40ミリグラムを追加します。 </li><li> 280 CDOの溶液を加熱℃の溶液は、100℃まで冷却してから、無色透明になるまで</li><li> 110へのPBS溶液を加熱℃で5以下超過分を蒸発、すべてではないが、溶媒、次にCD溶液を注入するための。 </li><li>徐々に120から160℃（希望のシェル厚さによって異なります）に、反応混合物を加熱する。薄いシェルの場合（1-2単層）すぐにCD溶液の注入後、反応をクエンチ。 </li><li>いったん所望の温度に達すると、氷浴中でフラスコを置くことによって、反応をクエンチ。 </li><li>エタノールで結晶を析出させ、POU液相オフr、およびトルエンで析出した結晶を再溶解。二回繰り返します。最終クリーニングサイクルでは、無水オクタンに結晶を再溶解して保存。 </li></ol> 7。 FTO /ガラス基板上へのTiO 2の準備<ol><li>洗剤（Alconox）とFTOがコーティングされたガラスを洗浄し、脱イオン水ですすいで手。 </li><li> 5分間、Ar流量と各と乾燥のために、isoproponalその後、メタノール、アセトンにガラスを超音波洗浄します。 </li><li> 70℃で30分の脱イオン水と熱のTiCl 75mMの4（空気中）の浴中にガラスを置き</li><li> 1時間450℃のArと脱イオン水と乾燥し、熱（空気中）でガラスを洗浄し、室温まで冷ます。 </li><li>ガラスが冷却されているが、重量3:1の割合でテルピノールにTiO 2ダイソルペーストを溶かす。 </li><li>場所3は、TiCl 4で処理された乾燥したスライドガラスのFTO側中央にTiO 2の混合物の滴700rpmで6秒、2,000 rpmで1分間Dスピン。 </li><li>フィルムはその後明確な、茶色に変わり°Cまで、450から500℃の空気中でスライドをアニールする。 </li></ol> 8。フィルムにコーティングPBS / CdSをスピン<ol><li>すべてのスピンコーティング工程は、アルゴングローブボックスで実行されます。 </li><li>場所ステップ7からまだスライドにオクタンのPBS / CDSの4-5滴（10 mg / ml）と中央が乾燥し始めるまで広がっせ、その後、2,500 rpmで、600 rpmで5秒間、15秒間遠心する。 </li><li>場所1：03 MPAの10滴：完全に表面を覆ってスライドし、2500 rpmで、600回転、15秒で5秒間スピンのメタノール溶液。 </li><li> 2,500 rpmでスライド上に10滴を配置し、15秒後、600rpmで5秒間回転させてメタノールで表面を洗浄します。 </li><li>ステップ8.4と同様の方法でオクタンで表面を洗浄します。 </li><li>繰り返しフィルムの後続の各​​レイヤーに対して8.2から8.5を繰り返します。 </li><li> ℃で15分間150℃すべての第三層の後にフィルムをアニール。 FiのNALフィルムは、NCのピークの波長で1.5近くの吸光度を持っている必要があります。 </li></ol> 9。ディップコーティングPBS / CdSのフィルム<ol><li>完全に水没サンプルに十分な大きさのビーカーに80ミリリットルのメタノールに0.43グラムの酢酸カドミウムの溶液を調製します。 </li><li>完全に水没サンプルに十分な大きさのビーカーに80 ml ​​のメタノール中で硫化ナトリウム九水和物（Na 2 Sを•9H 2 O）の溶液を調製します。 </li><li>カドミウム浴中で1分間水没サンプルを、メタノールですすいでください。その後、硫黄浴で1分間水没させ、メタノールですすいでください。 </li><li>毛穴がいっぱいになるまで（一般的に4〜8倍）ステップ9.3を繰り返します。 </li><li> 150℃で15分間サンプルをアニールする。 </li></ol> 10。 CTAB 14でフィルムを治療<ol><li>ステップ9からフィルム上に10 mg / mlの、の濃度で、メタノールに溶解し、30秒間、2,500 rpmでスピンした後、1分間放置CTABの場所0.25ミリリットル、。 </LI&gt; <li>乾燥するまでメタノールとスピンの10滴でスライドを洗浄します。 </li><li> 10.1と10.2回を繰り返します。 </li></ol> 11。代表的な結果合成の各ステップの間に/ CDS / PtのNCSをZnSe系に対応する吸収と発光スペクトルの進化は、 図1に追跡されています。これは、 図1bは、それぞれZnSeとCdSの特性〜350nmと450〜、での吸光度のピークを表現し、最も顕著なのは、今で約550nmのピークフロリダの発症を表示していることが分かる。このフロリダの機能は、ZnSe / CdSのインタフェースの向こう側の発光励起子崩壊の結果である。このII型ドメイン間のフロリダ州は、その後、金属部分に非局在化電子の急速注入によりPtの先端（ 図1c）の成長により消光される。この超高速電荷分離は、水の光触媒還元のため電子の利用が可能になります。親水MUAリガンドは次に目を容易にするために追加されますeのZnSeのドメインから穴の除去、太陽、H 2（ 図2）の持続的な削減を可能にし、半導体コアの酸化を抑制することにより安定性を高める。掃気孔の結果、有機配位子は、光分解の影響を受けやすくなっているが、 図2に見られるように、これは単に、新鮮なリガンドを添加することによって軽減することができます。有機界面活性剤を置き換えるために、簡単にこのように、親水性の配位子の導入だけではなく、NCの水溶性をレンダリングするが、彼らはまた、安価なコストでナノ構造を保護するために、システムのエネルギー収支を調整します。 PBS / CdSのナノ結晶固体、 図3a、3bとの製造工程および最終装置の概略を、 図3cは 、コア/シェルナノ結晶のTEM像は、PBSのコアの周りに均等に浸透したCdSことを示しています。ナノ結晶固体を細孔内の​​比較的自由であることが示されている図3d、デバイスの断面のSEM像。観察されたシェルの成長、、の1つの結果は吸光度と発光ピークの両方で青方偏移である。このシフトは、PBSコアはCdイオンとして縮小に起因しているコアにさらに浸透させると、 図4に示します。排出量の大幅な増加は、CdSのシェルが提供している強化された量子閉じ込めにより、 図4にも見ることができます。 CdS層は発光を増加させるだけでなく、それはまた、最大約200人に、固体の熱的安定性を高める、コアを保護℃、約50℃のPBSのみをナノ結晶固体よりも高い。このナノ結晶固体のアーキテクチャを使用して構築された太陽電池は、優れた熱安定性を示していないだけでなく、有機的に関連したリンクされたフィルムよりも高い開回路電圧（0.7Vと高い）ことが示されている。これらのフィルムはまた秒間持続​​し、酸素雰囲気に非常に高い耐性を示している劣化なしに通常の大気条件下でエベラル日。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig1.jpg" /> 図1試作しheteronanocrystalsの光学特性。 （）。 λ= 390 nmでの励起子機能を示すZnSeのNCsの吸光度。包帯放出は、これらのサンプルは観察されなかった。 （b）に示す。 ZnSeのコアのNCから成長したZnSe / CDSナノロッドの排出及び吸。 （c）に示す。 Ptの堆積後のZnSe / CDSナノロッドの吸光度。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig2.jpg" /> 図2のMUAで水素製造の進化は、ZnSe / CDS / Ptのheteronanocrystalsを締めくくった。水素製造をZnSe / CDS / Ptナノ粒子への新規リガンドの添加時に再開されます。新鮮なリガンドの添加後のH2生産速度（新しい実験的な曲線の傾き）（8月12日<html> hr）で約初期劣化（0-8時間）より前の場合と同じです。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig3.jpg" /> 図3（a）のナノ結晶固体の製造に必要な手順と（b）は、最後の光起電力素子の概略図。下記の（c）はPBS / CdSコア/シェル型ナノ結晶およびナノ結晶固体の（d）は側面図のSEM像である。 <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig4.jpg" /> 図4吸収の変化（下）と排出量（CdSのシェルの約1単層の堆積に起因するのPbS NCsのトップ。陽イオン交換からのPbSコアの縮小が両方で≈150nmのシフトとして反映されているスペクトル。PbSの蛍光強度は、1型ヘテロ構造の形成により強化されています。 ve_content &quot;のfo：キープtogether.withinページ=&quot; always &quot;を&gt; <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig5.jpg" /> 図5図（a）のZnSe系/ CDS / Ptのコア/ロッド/チップ構造のエネルギーレベルアライメントの表現と、（b）ZnTeを/ CDS / Ptのコア/ロッド/チップ構造。 ZnTeをシードされた構造から穴が不利なリガンドへの旅行になりエネルギーレベルに座るように、適切な材料を選択することは、これらのデバイスで最も重要である。

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	<li>Kamat, P. V., Flumiani, M., Dawson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+-+Metal+and+Metal-+Semiconductor+Composite+Nanoclusters.">Metal - Metal and Metal- Semiconductor Composite Nanoclusters.</a> Colloids Surf. A. 202, 269-279 (2002).</li><li>Dawson, A., Kamat, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexation+of+Gold+Nanoparticles+with+Radiolytically+Generated+Thiocyanate+Radicals+((SCN)2.">Complexation of Gold Nanoparticles with Radiolytically Generated Thiocyanate Radicals ((SCN)2.</a> J. Phys. Chem. B. 105, 960-966 (2001).</li><li>Borensztein, Y., Delannoy, L., Djedidi, A., Barrera, R. G., Louis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+of+the+Plasmon+Resonance+of+Gold+Nanoparticles+in+Au/TiO2+Catalyst+under+Oxidative+and+Reducing+Atmospheres.">Monitoring of the Plasmon Resonance of Gold Nanoparticles in Au/TiO2 Catalyst under Oxidative and Reducing Atmospheres.</a> J. Phys. Chem. C. 114, 9008 (2010).</li><li>Acharya, K. P., Khnayzer, R. S., O'Connor, T., Diederich, G., Kirsanova, M., Klinkova, A., Roth, D., Kinder, E., Imboden, M., Zamkov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Role+of+Hole+Localization+in+Sacrificial+Hydrogen+Production+by+Semiconductor-Metal+Heterostructured+Nanocrystals.">The Role of Hole Localization in Sacrificial Hydrogen Production by Semiconductor-Metal Heterostructured Nanocrystals.</a> Nano Lett. 11, 2919 (2011).</li><li>Amirav, L., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+Hydrogen+Production+with+Tunable+Nanorod+Heterostructures.">Photocatalytic Hydrogen Production with Tunable Nanorod Heterostructures.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1, 1051-1054 (2010).</li><li>Pattantyus-Abraham, A. G., Kramer, I. J., Barkhouse, A. R., Wang, X., Konstantatos, G., Debnath, R., Levina, L., Raabe, I., Nazeeruddin, M. K., Gratzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depleted-Heterojunction+Colloidal+Quantum+Dot+Solar+Cells.">Depleted-Heterojunction Colloidal Quantum Dot Solar Cells.</a> ACS Nano. 4, 3374-3380 (2010).</li><li>Kinder, E., Moroz, P., Diederich, G., Johnson, A., Kirsanova, M., Nemchinov, A., O'Connor, T., Roth, D., Zamkov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+All-Inorganic+Nanocrystal+Solids+through+Matrix+Encapsulation+of+Nanocrystal+Arrays.">Fabrication of All-Inorganic Nanocrystal Solids through Matrix Encapsulation of Nanocrystal Arrays.</a> J. Amer. Chem. Soc. 133, 20488-20499 (2011).</li><li>Davide, C. P., Liberato, M., Lucia, C. M., Stefan, K., Cinzia, G., Marinella, S., Angela, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+and+Phase+Control+of+Colloidal+ZnSe+Nanocrystals.">Shape and Phase Control of Colloidal ZnSe Nanocrystals.</a> Chem. Mater. 17, 1296-1306 (2005).</li><li>Carbone, L., Nobile, C., de Giorgi, M., Sala, F. D., Morello, G., Pompa, P., Hytch, M., Snoeck, E., Fiore, A., Franchini, I. R., Nadasan, M., Silvestre, A. F., Chiodo, L., Kudera, S., Cingolani, R., Krahne, R., Manna, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Micrometer-Scale+Assembly+of+Colloidal+CdSe/CdS+Nanorods+Prepared+by+a+Seeded+Growth+Approach.">Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Colloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by a Seeded Growth Approach.</a> Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).</li><li>Habas, S. 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D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+PbS+Nanocrystals+with+Size-Tunable+Near-Infrared+Emission:+Observation+of+Post-Synthesis+Self-Narrowing+of+the+Particle+Size+Distribution.">Colloidal PbS Nanocrystals with Size-Tunable Near-Infrared Emission: Observation of Post-Synthesis Self-Narrowing of the Particle Size Distribution.</a> Adv. Mater. 15, 1844-1849 (2003).</li><li>Pietryga, J. M., Werder, D. J., Williams, D. J., Casson, J. L., Schaller, R. D., Klimov, V. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utilizing+the+Lability+of+Lead+Selenide+to+Produce+Heterostructured+Nanocrystals+with+Bright,+Stable+Infrared+Emission.">Utilizing the Lability of Lead Selenide to Produce Heterostructured Nanocrystals with Bright, Stable Infrared Emission.</a> J. Am. Chem. 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特別な利害関係は宣言されません。

この研究は、無機ナノ結晶の複合アーキテクチャが光誘起電荷の空間的な分離を達成するために用いることができる方法を示しています。特に、これらの複合体は、その後、光触媒や太陽電池のいずれかの機能を実行するために利用可能な2つのドメインの向こう側に電荷の分布の微調整が可能です。ドナーとアクセプターナノ結晶ドメインが単一のナノ粒子に組み込まれている場合例えば、...

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬の名称 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント（オプション） </td></tr><tr><td>オクタデシルアミン（ODA）は、90％ </td><td>フィッシャー</td><td> AC12932-0050 </td><td></td></tr><tr><td>セレン（Se）、200メッシュ</td><td>アクロス</td><td> AC19807-2500 </td><td></td></tr><tr><td>トリ-n-オクチルホスフィン（TOP）、97％ </td><td>ストレム</td><td> 15から6655 </td><td>空気感受性</td></tr><tr><td>ジエチル亜鉛（Et2Zn）、重量10％。 </td><td>アルドリッチ</td><td> 22080 </td><td>空気に敏感な、光に敏感な</td></tr><tr><td>メタノール、99.8％、無水</td><td>アルドリッチ</td><td> 179337 </td><td></td></tr><tr><td>トルエン、99.8％、無水</td><td>アルドリッチ</td><td> 244511 </td><td></td></tr><tr><td>トリ-n-octylphosph伊根オキシド（TOPO）、99％ </td><td>アルドリッチ</td><td> 223301 </td><td></td></tr><tr><td> N-オクタデシルホスホン酸（ODPA）、98％ </td><td> PCIの合成</td><td> 104224 </td><td></td></tr><tr><td> hexylphosphonic酸（HPA）、98％ </td><td> PCIの合成</td><td> 4721-24-8 </td><td></td></tr><tr><td>酸化カドミウム（CDO）、99.99％ </td><td>アルドリッチ</td><td> 202894 </td><td></td></tr><tr><td>硫黄（S）、99.999％ </td><td>アクロス</td><td> AC19993-0500 </td><td>悪臭</td></tr><tr><td> 11 - メルカプトウンデカン酸（MUA）で、95％ </td><td>アルドリッチ</td><td> 450561 </td><td></td></tr><tr><td>水酸化カリウム（KOH） </td><td>アクロス</td><td> AC13406-0010 </td><td></td></tr><tr><td>クロロホルム</td><td> VWR </td><td> EM-CX1059-1 </td><td></td></tr><tr><td>酸化鉛（PbO）を、99.999％ </td><td>アルドリッチ</td><td>32306-1KG </td><td></td></tr><tr><td> 1 - オクタデセン（ODE）、90％ </td><td>アルドリッチ</td><td> O806-25ML </td><td></td></tr><tr><td>オレイン酸（OA）、90％ </td><td>アルドリッチ</td><td> O1008-1G </td><td></td></tr><tr><td>ビス（トリメチルシリル）スルフィド（TMS）、合成グレード</td><td>アルドリッチ</td><td> 283134-25G </td><td>反応性の高い空気に敏感、強い臭気、 </td></tr><tr><td>アセトン</td><td> EMDケミカルズ</td><td> AX0118-2 </td><td></td></tr><tr><td>酢酸カドミウム</td><td>アクロス</td><td> AC31713-5000 </td><td></td></tr><tr><td>硫化ナトリウム九水和物（Na 2 Sを•9H 2 O）で、98％ </td><td> Alfa Aesar社</td><td> CB1100945 </td><td>光感受性</td></tr><tr><td>ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（CTAB）、99％ </td><td>シグマ</td><td> H6269-100G </td><td></td></tr><tr><td>オレイルアミン、70％ </td><td>アルドリッチ</td><td> O7805-5G </td><td></td></tr><tr><td>ジフェニルエーテル</td><td>アルファAesar社</td><td> 101-84-8 </td><td></td></tr><tr><td> 1,2 - ヘキサデカン</td><td> TCI </td><td> 6920-24-7 </td><td></td></tr><tr><td>白金（II）アセチルアセトナート、97％ </td><td>アルドリッチ</td><td> 282782-5G </td><td></td></tr><tr><td>イソプロパノール、99.8％、無水</td><td>アクロス</td><td> AC32696-0025 </td><td></td></tr><tr><td>四塩化チタン（TiCl 4を）、99.9％ </td><td>アルドリッチ</td><td> 697079-25G </td><td>非常に敏感な空気</td></tr><tr><td>二酸化チタンは、DSL 90T </td><td>ダイソル</td><td> DSL 90T </td><td></td></tr><tr><td>テルピネオール</td><td> MPバイオメディカル</td><td> 98-55-5 </td><td></td></tr><tr><td> 3 - メルカプトプロピオン酸（MPA）は、99％ </td><td> Alfa Aesar社</td><td> A10435 </td><td>悪臭</td></tr><tr><td>オクタン、無水、99％ </td><td>アルドリッチ</td><td> 412236 </td><td></td></tr></tbody></table>

harvesting solar energy by means of charge-separating nanocrystals and their solids

シングルナノコンポジットの異なる半導体材料を対等接続すると、材料界面を横切る電荷キャリアの空間分布も優れた制御を提供する新規光電子材料の開発のための合成手段を提供します。この研究が示すように、ドナーとアクセプターのようなナノ結晶膜の積層アセンブリは太陽光を生じさせる一方、単一ナノ粒子におけるドナー·アクセプターナノ結晶（NC）のドメインの組み合わせは、効率的な光触媒材料の1から5の実現につながることができます材料。 最初は紙が共同で光誘起電荷分離を促進直線積み重ねたZnSe、CdSの、およびPtドメインを含む、複合無機ナノ結晶の合成に焦点を当てています。これらの構造は、H 2ガスの生産で、その結果、日射下での水の光触媒用水溶液中で使用されています。の光誘起分離を強化するために、料金は、真性電界に起因する線形グラデーションでナノロッド形態は5で使用されます。ドメイン間のエネルギー論は、その後（メタノールを経由して）犠牲再生のためのZnSeのドメインの表面に穴を追放しながら、Ptの触媒部位に向かって光生成電子を駆動するように最適化されています。ここでは、水素を生成するための唯一の効果的な方法は、半導体 - リガンド界面でのエネルギー準位のアライメントを調整することで、表面状態を不動態化する電子供与性配位子を用いることであることを示している。水の安定的かつ効率的な削減が劣化それから精力的な穴を防止する、彼らは、半導体領域の価電子帯に空席を埋めるという事実のために、これらの配位子で許可されています。具体的には、半導体領域は機能残して、穴のエネルギーは配位子部分に転送されることを示している。これは、配位子が分解されるときに、正常な状態に全体のナノ結晶体 - リガンドシステムを戻すことを可能に、単にシステム4に新鮮な配位子を追加します。 太陽光電荷分離を促進するために、我々は、PBSおよびTiO 2膜の複合二層の固体を使用しています。穴をPBS層6を介してAu電極に送られているが、この構成では、光誘起電子はTiO 2に注入され、その後、FTO電極によってピックアップされます。後者を開発するために、我々は、CdS半導体の周囲のマトリックスに接着PbSのNCができます（SMENA）戦略半導体マトリックスカプセル化されたナノ結晶アレイをご紹介します 。結果として、製造された固形物は、優れた熱安定性を示すナノマトリックスインターフェイスのヘテロエピタキシャル構造に起因して、プロトタイプ太陽電池7の魅力的な光捕集性能を示します。

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Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

太陽エネルギー生産のデプロイ可能な電荷分離半導体ナノ複合材料の開発のための一般的な戦略が提示されます。ドナー - アクセプターナノ結晶薄膜のバルクへテロ接合太陽電池はエネルギー変換のために使用することができますが、我々は、単一ナノ粒子の幾何学におけるドナー - アクセプターナノドメインのそのアセンブリ光触媒機能を生じさせるが表示されます。

電荷分離ナノ結晶とその固体の手段によって太陽エネルギーを収穫

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

14.0K ビュー.  Bowling Green State University. 太陽エネルギー生産のデプロイ可能な電荷分離半導体ナノ複合材料の開発のための一般的な戦略が提示されます。ドナー - アクセプターナノ結晶薄膜のバルクへテロ接合太陽電池はエネルギー変換のために使用することができますが、我々は、単一ナノ粒子の幾何学におけるドナー - アクセプターナノドメインのそのアセンブリ光触媒機能を生じさせる?...

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Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. From the measured surface, 3D topographic maps can be subsequently analyzed using a variety of software packages to extract the information that is needed.
In this article we describe how white light interferometry, and optical profilometry (OP) in general, combined with generic surface analysis software, can be used for materials science and engineering tasks. In this article, a number of applications of white light interferometry for investigation of surface modifications in mass spectrometry, and wear phenomena in tribology and lubrication are demonstrated. We characterize the products of the interaction of semiconductors and metals with energetic ions (sputtering), and laser irradiation (ablation), as well as ex situ measurements of wear of tribological test specimens.
Specifically, we will discuss:
<ol class="lroman">
	<li>Aspects of traditional ion sputtering-based mass spectrometry such as sputtering rates/yields measurements on Si and Cu and subsequent time-to-depth conversion.</li>
	<li>Results of quantitative characterization of the interaction of femtosecond laser irradiation with a semiconductor surface. These results are important for applications such as ablation mass spectrometry, where the quantities of evaporated material can be studied and controlled via pulse duration and energy per pulse. Thus, by determining the crater geometry one can define depth and lateral resolution versus experimental setup conditions.</li>
	<li>Measurements of surface roughness parameters in two dimensions, and quantitative measurements of the surface wear that occur as a result of friction and wear tests.</li>
</ol>
Some inherent drawbacks, possible artifacts, and uncertainty assessments of the white light interferometry approach will be discussed and explained.

White light microscope interferometry is an optical, noncontact and quick method for measuring the topography of surfaces. It is shown how the method can be applied toward mechanical wear analysis, where wear scars on tribological test samples are analyzed; and in materials science to determine ion beam sputtering or laser ablation volumes and depths.

白色光干渉法による表面改質のキャラクタリゼーション：イオンスパッタリング、レーザーアブレーション法、およびトライボロジー実験における応用

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

工学

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

パルスレーザー蒸着法によるナノエンジニアリング透明導電性酸化物の作製

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

熱蒸着および原子層堆積法によって記録し、効率のSnS太陽電池を作ります

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

転写印刷により水素化微結晶シリコン太陽電池の光トラッピング銀ナノ構造の統合

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Quantitative Hardness Measurement by Instrumented AFM-indentation

In this work, a combination of amplitude-modulated non-contact atomic force microscopy and atomic force spectroscopy is applied for instrumented hardness measurements on an Au(111) surface with atomistic resolution of single plasticity events. A careful experimental procedure is described that includes the force sensor selection, its calibration, the calibration of the cantilever deflection detection system, and the minimization of instrumental drift for accurate and reproducible force-distance measurements. Also, a method for the data analysis is presented that allows the extraction of force-penetration curves from recorded force-distance curves. A typical curve displays a clear elastic deformation regime up to the first plasticity event, or pop-in, with a length in the range of one to two Burger's vectors. Later plasticity events exhibit the same magnitude. The work of plasticity is further extracted from the measurements. Finally, the hardness is determined in combination with the indentation curve using non-contact atomic force microscopy images of the remaining indents.

This experimental protocol describes how atomic force microscopy can be used to measure hardness at the true nanometer scale and to detect single atomistic plasticity events.

計装AFMインデンテーションによる定量硬度測定

In this work, a combination of amplitude-modulated non-contact atomic force microscopy and atomic force spectroscopy is applied for instrumented hardness ...

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical properties. The possibility of doping was investigated by adding monovalent cation halides with similar ionic radii to Pb2+, including Cu+, Na+, and Ag+. A shift in the Fermi level and a remarkable decrease of sub-bandgap optical absorption, along with a lower energetic disorder in the perovskite, was achieved. An order-of-magnitude enhancement in the bulk hole mobility and a significant reduction of transport activation energy within an additive-based perovskite device was attained. The confluence of the aforementioned improved properties in the presence of these cations led to an enhancement in the photovoltaic parameters of the perovskite solar cell. An increase of 70 mV in open circuit voltage for AgI and a 2 mA/cm2 improvement in photocurrent density for NaI- and CuBr-based solar cells were achieved compared to the pristine device. Our work paves the way for further improvements in the optoelectronic quality of CH3NH3PbI3 perovskite and subsequent devices. It highlights a new avenue for investigations on the role of dopant impurities in crystallization and controls the electronic defect density in perovskite structures.

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we present a protocol to adjust the properties of solution-processed CH3NH3PbI3 through the incorporation of monovalent cation additives in order to achieve highly efficient perovskite solar cells.

CHの一価の陽イオンドーピング<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt;効率的なペロブスカイト太陽電池用

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

によってナノ構造イットリア安定化ジルコニア（YSZ）足場の高温製作<em&gt;その場での</em&gt;カーボンテンプレート化キセロゲル

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule (SMPV1) and [6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester (PC71BM), by utilizing ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO NRs that grew on both a sputtered and sol-gel processed AZO seed layer are fabricated. Compared with the AZO thin film prepared by the sol-gel method, the sputtered AZO thin film exhibits better crystallization and lower surface roughness, according to X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscope (AFM) measurements. The orientation of the ZnO NRs grown on a sputtered AZO seed layer shows better vertical alignment, which is beneficial for the deposition of the subsequent active layer, forming better surface morphologies. Generally, the surface morphology of the active layer mainly dominates the fill factor (FF) of the devices. Consequently, the well-aligned ZnO NRs can be used to improve the carrier collection of the active layer and to increase the FF of the solar cells. Moreover, as an anti-reflection structure, it can also be utilized to enhance the light harvesting of the absorption layer, with the power conversion efficiency (PCE) of solar cells reaching 6.01%, higher than the sol-gel based solar cells with an efficiency of 4.74%.

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The well-aligned vertically oriented ZnO NRs exhibit high crystalline properties. The power conversion efficiency of solar cells can reach 6.01%.

整列垂直方向に配向 ZnO ナノロッド配列と反転小さな分子の太陽電池の応用

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is composed of two materials, a plastic and an elastomer, whose dispersion characteristics (refractive index variation with wavelength) are different. We first designed the lens geometry and then used ray-tracing simulation, based on the Monte Carlo method, to analyze its performance from the point of view of both optical efficiency and the maximum attainable concentration. Afterwards, ADG Fresnel lens prototypes were manufactured using a simple and reliable method. It consists of a prior injection of plastic parts and a consecutive lamination, together with the elastomer and a glass substrate to fabricate the parquet of ADG Fresnel lenses. The accuracy of the manufactured lens profile is examined using an optical microscope while its optical performance is evaluated using a solar simulator for concentrator photovoltaic systems. The simulator is composed of a xenon flash lamp whose emitted light is reflected by a parabolic mirror. The collimated light has a spectral distribution and an angular aperture similar to the real Sun. We were able to assess the optical performance of the ADG Fresnel lenses by taking photographs of the irradiance spot cast by the lens using a charge-coupled device (CCD) camera and measuring the photocurrent generated by several types of multi junction (MJ) solar cells, which have been previously characterized at a solar simulator for concentrator solar cells. These measurements have demonstrated the achromatic behavior of ADG Fresnel lenses and, as a consequence, the suitability of the modelling and manufacturing methods.

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass ADG Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens makes use of two materials with differing dispersion to reduce chromatic aberration and increase attainable concentration. In this paper, a protocol for the complete characterization of the ADG Fresnel lens is presented.

効率と集中太陽光発電用ガラス (ADG) フレネル レンズの色消しの放射照度場所の屋内の実験的評価

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is ...

Developing High Performance GaP/Si Heterojunction Solar Cells

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar cells. In this work, we present high performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime and high crystal quality of epitaxial GaP layers. It is shown that by applying phosphorus (P)-diffusion layers into the Si substrate and a SiNx layer, the Si minority-carrier lifetime can be well-maintained during the GaP growth in the molecular beam epitaxy (MBE). By controlling the growth conditions, the high crystal quality of GaP was grown on the P-rich Si surface. The film quality is characterized by atomic force microscopy and high-resolution x-ray diffraction. In addition, MoOx was implemented as a hole-selective contact that led to a significant increase in the short-circuit current density. The achieved high device performance of the GaP/Si heterojunction solar cells establishes a path for further enhancement of the performance of Si-based photovoltaic devices.

Here, we present a protocol to develop high-performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime.

高パフォーマンス ギャップ/Si ヘテロ接合太陽電池の開発

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar ...