Online-Datenbank zu lichtaufgeladenen Materialien

Materialien für die Batterieforschung finden

Die Materialchemie ist ein sich schnell entwickelndes Forschungsgebiet mit zahlreichen verschiedenen Halbleitern, und stetig kommen weitere Materialien hinzu. Doch welches dieser Materialien eignet sich beispielsweise am besten für die Anwendung in Solarbatterien? Wie sollte ein solches Material aussehen, wenn es noch nicht synthetisiert wurde? Zu diesem Zweck hat Dr. Aleksandr Savateev vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung Forschungsartikel analysiert, die sich mit der Aufladung von Materialien durch Licht befassen, und deren Ergebnisse zusammengetragen: „Wissenschaftler generieren enorme Datenmengen. Innerhalb eines einzelnen Forschungsartikels werden diese Daten analysiert, Trends abgeleitet und erklärt. Jedoch sind umfassende Analysen von Daten, die Jahrzehnte der Forschung umfassen, selbst aus einem Bereich, sehr selten. Das Fehlen einer solchen Analyse verzögert letztlich die Umsetzung technologischer Entwicklungen – und genau hier setzt die Datenbank an“, erklärt Dr. Savateev. Die Datenbank könnte dabei helfen, schneller passende Halbleiter zu finden.

Die Daten wurden aus wissenschaftlichen Artikeln extrahiert, die in den letzten 40 Jahren veröffentlicht wurden, und sind nun in Form von interaktiven Grafiken online verfügbar. © Dr. Aleksandr Savateev/Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung

Materialiensuche für die Forschung

Photohalbleiter werden nicht nur dazu verwendet, Sonnenlicht zum Aufladen von Smartphones umzuwandeln, Forschungslabore auf der ganzen Welt verwenden diese Materialien auch, um organische Verbindungen zu gewinnen. Organische Chemiker und Materialwissenschaftler könnten die Online-Datenbank zu lichtgeladenen Materialien für deren Forschung nutzen, um das am besten geeignete Halbleitermaterial auszuwählen. Über verschiedene Filter lassen sich die gewünschten Datenpunkte nach einem bestimmten Kriterium hervorheben. Schon jetzt lassen sich anhand der in der Datenbank zusammengetragenen Eigenschaften bestimmte Trends zwischen der Struktur von Halbleitermaterialien und ihrer Fähigkeit zur Photoladung ableiten. Diese Abhängigkeiten sind in einem bei „Advanced Energy Materials“ erschienenen Fachartikel nachzulesen.

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Über die Datenbank

In dieser Übersicht werden die in 40 Jahren Forschung gesammelten experimentellen Daten zusammengefasst und quantifiziert. Die maximale spezifische Konzentration der in 1 g eines Halbleiters gespeicherten Elektronen, die maximale durchschnittliche Anzahl der pro Halbleiterpartikel gespeicherten Elektronen, die anfängliche Photoladungsrate und die anfängliche Entladungsrate werden für sechs Klassen von Halbleitermaterialien berechnet: Ti-, Zn-, Cd-, In-, W-basierte und graphitische Kohlenstoffnitride. Die Abhängigkeit dieser Parameter von der spezifischen Oberfläche des Materials, dem Partikelvolumen und anderen Eigenschaften wird analysiert und es werden Trends abgeleitet. Es wurde eine öffentliche Datenbank für photogeladene Materialien erstellt, um das Design von Hochleistungsmaterialien mit photogeladener Funktion, ihre Anwendung als wiederaufladbare Reduktionsmittel in der organischen Synthese und die Entwicklung von Geräten zu erleichtern.

Originalpublikation: Oleksandr Savateev: Photocharging of Semiconductor Materials: Database, Quantitative Data Analysis, and Application in Organic Synthesis; Advanced Energy Materials (2022); https://doi.org/10.1002/aenm.202200352

Quelle: Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung

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