Малость про нано

Краска как солнечная батарея.
WLNA.info, http://wlna.info/economika/41017-kras...areya.html
Ученые из лаборатории университета Нотр-Дама сделали шаг вперед к недорогой «солнечной краске». В основе этого покрытия используются полупроводниковые наночастицы, которые и вырабатывают энергию. Возможно, скоро и световые вывески будут потреблять меньшее количество электроэнергии, а, значит, появятся во всех городах мира. В этом случае подсвечивать фасады зданий или рекламу будет дешевле и экологичнее. Целью проводимого исследования стало желание выйти за рамки текущих солнечных технологий, основанных на кремниевых элементах, объединив их с имеющимися данными о наночастицах, называемых «квантовыми точками». В результате опытов, была получена краска, которая могла выполнять роль солнечной батареи на любой проводящей поверхности без использования дополнительных преобразователей энергии. Наноразмерные частицы диоксида титана, покрытые сульфидом кадмия или селенидом кадмия, взвешивались в водно-спиртовой смеси до образования пасты. Полученную массу наносили на проводящую поверхность и на свету световая энергия преобразовывалась в электрическую. КПД оценивается около 1%. Для сравнения, разработанные коммерческие проекты солнечных батарей могут похвастаться 10-15%. Подобная краска дешева и может быть использована на большей площади. Остается повысить эффективность до оптимального уровня и это изобретение может внести весомую лепту в решение энергетических потребностей в будущем.

Комментарий.
Несмотря на всю несерьезность источника инфы, тема то серьезная. Серьезная в том смысле, что уж больно навскидку все просто и очевидно – оно сразу на ум приходит, что КПД нанокраски малый из-за неупорядоченности наночастиц после высыхания краски. Упорядочить нанесение краски в плане ориентации наночастиц при покраске можно простым использованием кистей или валиков, которые создавали бы силовое поле, упорядочивающее ориентацию наночастиц в слое краски. Или сушить краску под действием внешнего поля, ориентирующего наночастицы должным образом. Но вряд ли разработчики до этого не додумались. Скорее всего, сам процесс упорядочивания, по крайней мере, который сразу напрашивается, слишком дорогим оказывается. Что всю идею на нет сводит в плане дешевизны такого варианта замены традиционных солнечных батарей.

Те ж самые соображения экономической целесообразности с большим сомнением заставляют относиться и к такого рода сообщениям, как «Разработана черепица способная получать и запасать солнечную энергию». Future24.ru, http://future24.ru/razrabotana-cherep...u-energiyu.

Индийские исследователи из Кералы, южной области Индии, разработали и изготовили первые опытные образцы кровельной черепицы, которая может не только преобразовать солнечную энергию в электрическую, но и запасти полученную энергию для дальнейшего использования
Помимо фотогальванического покрытия каждый модуль такой черепицы имеет интегрированную электронную схему, которая управляет зарядом встроенной аккумуляторной батареи небольшой емкости. Данная разработка была выполнена командой из сорока исследователей Центра нанотехнологий Amrita Center for Nanosciences, возглавляемой Санти Найром (Shanti Nair) и Винодом Гопэлом (Vinod Gopal).
В настоящее время на рынке есть множество солнечных энергетических систем, вырабатывающих электроэнергию из энергии солнечных лучей. Но для того, что бы запасти полученную энергию в составе таких систем всегда имеются внешние аккумуляторные батареи и силовые электронные блоки. Именно поэтому, "солнечная" черепица, названная "Amrita Smart", является уникальным изделием. Каждый модуль черепицы весит всего 200 грамм, а его электроника и аккумуляторная батарея производятся по весьма низкой стоимости, компенсируя тем самым относительно невысокую эффективность преобразования солнечной энергии.
Благодаря тому, что системы на основе "Amrita Smart" строятся по модульному принципу, их монтаж и наращивание мощности осуществлять весьма легко. Так же легко и обслуживать такие системы, просто заменяя вышедшие из строя модули новыми модулями.
Первые энергетические системы "Amrita Smart" были продемонстрированы на Международной конференции NANOSOLAR 2012. Согласно заявлению Винода Гопэла массовое производство "солнечной" черепицы "Amrita Smart" может быть начато уже через год-два после некоторых совершенствований использованных технологий.

Тут сразу на ум приходит суворовское: «Гладко вышло на бумаге, да забыли про овраги, а по ним ходить». Что с этой электрочерепицей под дождем происходит, не говоря уж о «весьма низкой стоимости»… Хотелось бы уточнить: по сравнению с чем низкой стоимостью – с обычной черепицей или с обычной аккумуляторной батареей. Оно, конечно, аккумуляторами крышу стелить – дороже будет. Ну, и невысокая эффективность преобразования солнечной энергии… Это сразу все вопросы снимает. Вместе с крышей из электрочерепицы. Лучше соломой.

Американцы создали искусственный лист, а русские взялись за хранение водорода.
Nord-News, http://www.nord-news.ru/world_news/20...wsid=30856

Профессор Массачусетского технологического института Даниэль Носера разработал искусственный лист, генерирующий кислород и водород без использования дорогих элементов. Устройство способно превратить энергию солнечного света в химическое топливо и может быть использовано в качестве альтернативного источника энергии. В отличие от изготавливавшихся ранее аналогичных устройств новый искусственный лист не нуждается в трудоемких инженерных процессах и дорогостоящих материалах.

Изначально устройства планировалось применять для производства топлива и электроэнергии в развивающихся странах, но в течение многих лет процесс считался нецелесообразным, так как требовал использования платины. Чтобы сделать технологию более доступной, г-н Носера заменил платиновый катализатор на никель-молибденовый, составляющие которого в изобилии находятся на Земле.

Искусственный лист состоит из солнечного коллектора, находящегося между двух пленок, которые генерируют кислород и водород. Лист помещается в емкость с водой и подвергается воздействию солнечных лучей. В результате воздействия света устройство начинает быстро генерировать потоки пузырей: кислород выделяется с одной стороны листа, а водород - с другой. Если поместить такой лист в контейнер с барьером для разделения двух сторон, кислород и водород можно использовать в дальнейшем для передачи энергии, например, в топливный элемент, который объединит их снова в воду, генерируя при этом электрический ток.

На сегодняшний день искусственный лист ещё не готов к коммерческому производству, так как системы для сбора, хранения и использования выделяемых им веществ до сих пор не разработаны.

Ведущий научный сотрудник Института энергетических проблем химической физики РАН Михаил Ларичев отмечает, что российские ученые тоже работают над методами использования энергии Солнца. «Исследование, проведенное американскими специалистами, очень интересное. Правда, пока непонятно, насколько эффективный катализатор используют американцы и как долго сможет функционировать устройство», - добавляет он.

Исполнительный секретарь Нанотехнологического общества России Денис Андреюк уверен, что специалисты по всему миру будут еще долго работать над совершенствованием способов добычи солнечной энергии. «Люди не оставляют попыток воспользоваться энергией Солнца, так как это неисчерпаемый ресурс. Пока все, что сделано в этой сфере, экзотика, включая классические кремниевые солнечные батареи, так как они очень дорогие. Новое изобретение, я предполагаю, будет в десятки раз дороже. И никель, и молибден не самые дешевые материалы, которые будут быстро портиться. В настоящих листьях заложено множество механизмов, которые помогают забрать как можно больше из солнечного света и наилучшим образом преобразовать его. Искусственный лист не сможет это сделать, его эффективность будет невысокой».

По словам эксперта, новое устройство с помощью энергии света расщепляет воду на кислород и водород. Но для того, чтобы из этого можно было извлекать электроэнергию, необходима топливная ячейка, которая также стоит денег.

«Ещё одна проблема заключается в том, что водород очень трудно хранить. Эта задача пока эффективно не решена. Водород хранится в баллонах под давлением, и это подобно бочке с порохом. Получается, что на каждом этапе работы устройства происходят гигантские потери эффективности плюс большие денежные затраты», - прокомментировал г-н Андреюк.

Он добавил, что в данный момент команда специалистов из Нанотехнологического общества России как раз работает над продвижением технологии, которая даст возможность создавать хранилища водорода огромной ёмкости. Об этом рассказывается на страницах портала Нанотехнологического общества России:

Живые хроники одного стартапа. Как студенты могут участвовать в коммерциализации технологий http://www.rusnor.org/network/social/.../blog/110/

Хроники одного стартапа. Начало http://www.rusnor.org/network/social/.../blog/112/

Начнем с начала: что такое водород и в чем его хранят http://www.rusnor.org/network/social/.../blog/113/

Топливный элемент – что это и как он связан с водородной энергетикой? http://www.rusnor.org/network/social/.../blog/116/.

Добрый день. Ваши ответы на главный вопрос - ответ на многочисленные вопросы. Можно жить без пищевых отравлений? - да с нанобиотехнологиями можно очищая память воды!!! Можно ли лечить людей продуктами питания?? да можно если обновить модернизировать пищевые технологии инновационными ТУ 9215-001-0157844030-2007. Можно ли развивать инновационное предпринимательство в Краснодарском крае Кавказском районе? - нет потому что чиновники запретили продукцию с нанотехнологиями!!! В анкете по регистрации продукции на экспорт нужно подписать что нет нанотехнологии - есть противостояние властей и пока бандитская власть не получит власть над нанотехнологиями .... Изобретатель первый враг для местных властей а бизнес еще в страхе перед этими палачами. a-litvinov123@mail.ru

Российские нанотеплицы поедут за границу.
Агро Перспектива, http://www.agroperspectiva.com/ru/news/78407

Российская компания НТИЦ "Нанотех-Дубна", которая наполовину принадлежит "Роснано", по-новому посмотрела на квантовые точки, использующиеся в основном в микро- и наноэлектронике. Например, такие точки сейчас используются в маркировании и защите ценных бумаг от подделки. Наночастицам теперь нашлось применение и в сельском хозяйстве. В следующем году компания планирует производить нанопокрытия для теплиц, которые способны увеличить урожайность сельхозкультур на 40%, пишет газета "Известия".
Как объяснил "Известиям" генеральный директор ООО "НТИЦ "Нанотех-Дубна" Максим Вакштейн, секрет теплиц заключается в специальном лаке, которым их покрывают, он-то и содержит в себе наночастицы.
- На укрывной материал (сотовый поликарбонат) в качестве люминесцентных добавок мы нанесли полупроводниковые наночастицы - коллоидные квантовые точки, обеспечивающие долгий срок службы и высокую эффективность преобразования света. Они поглощают ультрафиолет и преобразуют его в красный свет, что и позволяет повысить урожайность растений, - рассказывает Вакштейн.
Компания в течение двух лет изучала влияние нанопокрытий на повышение урожайности различных сельхозкультур. По словами специалистов "Нанотех-Дубна", наибольших результатов удалось добиться с томатами, капустой и листовым салатом, их урожайность превысила норму на 40 - 60%.
Специалисты Института общей физики РАН, которые ознакомились с разработкой "Нанотех-Дубна", отнеслись к нанотеплицам скептически.
- Потребителя вводят в заблуждение, спекулируя на научной терминологии, - считает заместитель директора института Владислав Михалевич. - Не нужно затуманивать мозги квантовыми полупроводниковыми точками, увеличение урожайности может объясняться десятками причин, не связанных с лаком. Наш институт готов вместе с разработчиком проверить заявленные свойства лака. Необходимо сравнить спектры солнечного света, прошедшего через сотовый поликарбонат без покрытия и поликарбонат, покрытый лаком, и продемонстрировать переизлучение ультрафиолета в красную область спектра.
Специалисты физико-технического института им. А. Ф. Иоффе солидарны с коллегами из РАН.
- Проект выглядит несколько несуразным, - говорит руководитель Центра физики нано-гетероструктур Петр Копьев. - Стоимость создания квантовых точек очень высока, однако повышение урожайности на 60% может сделать такие затраты оправданными.
Максим Вакштейн отмечает, что стоимость покрытия стандартной теплицы размером 2x6 м составит 3 тыс. рублей, столько будет стоить флакончик объемом 100 мл. Компания готовит производство нанопокрытий для теплиц к выходу на проектную мощность.
- Мы стартуем с 10 т, потом через два года планируем выходить на проектную мощность до 100 т, - говорит он. Для выпуска 10 т жидкости требуется около $1,5 млн
Максим Вакштейн рассказал, что в России все необходимые испытания уже пройдены и компания намерена продвигаться на международном рынке. Однако для этого, по словам Вакштейна, нужно пройти испытания, подтверждающие повышение урожайности, в Нидерландах, которые длятся 3 - 4 месяца и требуют довольно ощутимых средств - около 150 тыс. евро на один цикл испытаний. Пока "Нанотех-Дубна" финансирует проект из собственных средств, но, в то же время, рассматриваются предложения инвесторов на дополнительное развитие.
- В проекте по выпуску теплиц собирается участвовать "Роснано", нам осталось найти еще одного инвестора, - говорит разработчик
Управляющий директор ОАО "Роснано" Дмитрий Пимкин рассказал "Известиям", что его компания уже сотрудничает с "Нанотех-Дубна" в области производства квантовых точек. Во все проекты компания НТИЦ "Роснано" вложила на текущий момент 35 млн рублей. Сейчас "Роснано" принадлежит 49% акций НТИЦ, еще 46% - у ФГУП "Научно-исследовательский институт прикладной акустики". Еще 3% - у ООО "ТК-1" Максима Вакштейна и его партнера Арсения Назаркина.
- Мы думаем о создании подразделения либо отдельной компании, которая займется производством лаков с квантовыми точками для последующего нанесения на поликарбонат для теплиц. Маркетинговые исследования рынка укрывных материалов для теплиц еще не завершены, однако ряд российских инвестиционных фондов уже проявили интерес к проекту, - говорит Элина Юрина, старший инвестиционный менеджер ОАО "Роснано".
В Министерстве сельского хозяйства про такие теплицы не слышали. Но после разговора с "Известиями" заинтересовались проектом всерьез.
- Вы нас буквально в рабочем моменте свели друг с другом, мы теперь будем знать, что есть такой проект, - говорит заместитель директора департамента научно-технической политики Минсельхоза Виталий Волощенко. - Минсельхоз заинтересован в применении инновационных технологий в любом виде, если это дает экономическую эффективность.

3 тысячи рублей за 100 грамм непонятно чего? – Круто. Джефф Питерес с Энди Таккером отдыхают.

Затруднительно, конечно, по интернет-заметкам судить о научной сути изысканий: что есть приоткрывшаяся истина, а что истинное заблуждение, а то и преднамеренное введение в заблуждение коллег и инвесторов. И вообще – это удел и хлеб экспертов – оценка научных проектов.

Здесь же чисто по-человечески понятно желание руководства НТИЦ перевести объемы работ в коммерческую плоскость, где ширпотреб – это живые деньги. Ежели, разумеется, за нанотеплицами на экспорт не таится хитромудрая схема цивилизованного увода денег в нужное место через посредство экспортно-импортных операций. Но это уже удел и хлеб компетентных органов – распутывать хитросплетения ведения бизнеса некоторыми чересчур компетентными в плутовском деле гражданами.

Впрочем, все это не совсем в тему. Тут гораздо занятнее заявление Максима Вакштейна о преобразовании ультрафиолета в красный свет. Ну, насчет урожайности помидоров с капустой, тут еще разбираться надо, как верно эксперт подметил, при чем здесь лак с квантовыми точками, а вот сам эффект интересен. Точнее, интересно его отражение и преломление в повседневных нуждах рядового потребителя. Голь на выдумку хитра, и что она с этим квантовым лаком вытворять будет, когда он ей в руки попадет, одному богу известно. Но беспокоить всевышнего по таким мелочам как-то неудобно, можно и без приставаний к нему обойтись - запустить пилотную партию в массы по запросу, не более двух флаконов в одни руки, с обязательным отчетом, где чел эту чуду применил и чего с нее добился, если тот еще возжелает лаку. И уж по анализу этих откровений снизу конкретно определиться, как понаваристее квантовый лак задействовать – то ли в теплицах, то ли еще где. Причем наибольшая коммерческая отдача может пойти не с одного чьего-то прозрения или наития по применению квантовых точек в быту, а по совокупности деяний – в одно коммерческое предложение для потребителей могут слиться несколько рассказов об успешном применении лака с квантовыми точками.

Ученые застали графен за самолечением
МТРК "Мир", http://mir24.tv/news/Science/5219396
«Создатель графена, Константин Новоселов из Манчестерского университета, обнаружил необычное свойство этого материала – в определенных условиях искусственно созданные отверстия в структуре графена могут исчезать.
Одной из главных проблем остается стабилизация графена, поскольку сейчас даже при малейший повреждениях этот материал теряет свои уникальные свойства. Для решения этой задачи Константин Новоселов при помощи электронного микроскопа нарушал целостность графена, после чего наблюдал за поведением материала.
В рамках эксперимента в состав графена были включены ионы палладия, которые в нормальном состоянии должны оказывать положительное влияние на свойства графена, однако при наличии дыры в материале, сделанной электронным микроскопом, ситуация оказывалась обратной - ее края расширялись, а электропроводность падала еще более значительно.
Однако когда вместо палладия были добавлены частицы углерода, то дыра в графене начинала стягиваться и со временем полностью исчезала. Качество «залечивания» зависело от структуры внедренного углерода. Если это был углеводород, в составе которого есть водород, то структура графена оказывалась немного «перекошенной», а материал не имел тех ровных шестисторонних связей, которые обеспечивают столь выдающиеся свойства. Но при добавлении чистых атомов углерода дыра затягивалась полностью, возвращая графену изначальные связи, будто ничего и не было.
Ученые обращают внимание на высокую важность полученных результатов, поскольку они позволяют легко менять форму листа графена, разрушая его структуру в одном месте, а затем восстанавливая при помощи углерода, либо сужая за счет добавления металлов.
Конечно, главной проблемой остается то, что контролировать процесс самостоятельного излечения графена ученые до сих пор не могут – оно происходит во многом спонтанно, а для производства каких-либо структур нужна отлаженная технология. В любом случае, сам факт обнаружения таких свойств играет большую роль в исследовании инновационного материала».

Небольшой комментарий касательно того, что «ученые обращают внимание на высокую важность полученных результатов, поскольку они позволяют легко менять форму листа графена, разрушая его структуру в одном месте, а затем восстанавливая при помощи углерода, либо сужая за счет добавления металлов».

Помимо заштопывания дыр в графене с помощью атомов углерода, тут сразу же в голову мысль приходит сшивать листы графена тем же макаром – добавлять углерод между краями двух листов графена и получать из них один лист, но уже большей площади. Раз за разом повторяя эту операцию, можно из отдельных лоскутов графена скроить приличный лист какой угодно формы и сколь угодной площади.

А то, что добавки к углероду влияют на свойства шва – так это совсем великолепно: очень даже может быть, что играя с добавками, можно менять не только геометрию графенового листа, но и проводимость шва вплоть до превращения его в изолятор. А тут уж и до изготовления из листа графена полноценной микро, точнее, уже наносхемы рукой подать. Если голову напрячь, и резак графена да швейную машинку для его сшивания атомами углерода с добавками и без наладить.

Оно и для резки и сшивания нанотрубок пригодится, поскольку они – тот же самый графен только в трубку свернувшийся. Пришивая нанотрубки друг к другу торцами, можно из разнобоя обрезков получить достаточно длинную нанотрубу, которую уже сподручно будет порезать на равные нанотрубки нужной длины.

А наловчившись получать одинаковые по длине нанотрубки, можно всю эту технологию в другую плоскость перевести – изготавливать из них листы, но уже не графена, а… Нанотрубочный лист, что ли назвать можно будет такую структуру, которая представляет из себя лист толщиной в одну нанотрубку, сформированный из параллельных нанотрубок перпендикулярных плоскости листа. Короче, толщина листа равна длине нанотрубки, а все нанотрубки параллельны друг другу.

Такой лист и в плоском виде задействовать можно будет, в той же электронной бумаге, к примеру, или в сверхтонком дисплее, что уже давно практикуется, а можно очередную умозрительную загогулину завернуть и опять этот лист в трубку закатать. Оно интересно будет посмотреть на свойства такой нанотрубы из нанотрубок. В частности, как заряженные частицы внутри нее вести себя будут, если на нанотрубки напряжение подать. Если нанотрубки будут изолированы друг от друга наполнителем, который одновременно и связующим и изолятором будет, то этим напряжением можно будет управлять, в нужный момент подавая его на нужную нанотрубку, формируя тем самым внутри нанотрубы из нанотрубок электрическое поле нужной конфигурации, воздействующее на находящиеся внутри нанотрубы заряженные частицы. Ну, в общем, здесь что-то типа ускорителя заряженных частиц просматривается. Эдакий настольный БАК может получиться, если аккуратно и вдумчиво с нанотрубками поработать.

Что касается «швейной машинки» для сшивания листов графена, то тут надо использовать сканирующий зондовый микроскоп с зондом из нанотрубки. Но я бы это уже сварочным аппаратом назвал, а не швейной машинкой.

Тут вот тоже ребята из Флориды удивились, когда по фуллеренам лазером прошлись: думали, что режут, оказалось – сваривают.

Тайна десятилетий, расщепление Фуллерены
Wordscience.org, http://wordscience.org/tajna-desyatil...eny-2.html
«После исследований на протяжении 25 лет, ученые решили вопрос о том, как изобразить ряд клеточно-углеродных молекул, известных под формой – фуллерены.
Результаты, полученные университетом штата Флориды и национальным научным фондом, поддерживаемым Национальной Лабораторией сильных магнитных полей, или же MagLab из Таллахасси, штата Флориды, пролили свет на фундаментальную теорию самоагрегации кристаллической сетки углерода. Полученные результаты должны иметь важные последствия для нанотехнологий с содействием углерода, и дать представление о происхождении космических фуллеренов, которые можно найти во всей Вселенной.
«Сложность фуллеренов в том, что процесс их роста происходит буквально за миг, и это почти невозможно увидеть», говорит Paul Dunk, ведущий автор работы.
В исследовании, опубликованном в Nature Communications в конце мая, ученые описывают свой гениальный подход к тестированию роста фуллеренов. «Мы начали из пасты уже существующих молекул фуллеренов смешанных с углеродом и гелием. Направив на них лазер, вместо уничтожения фуллеренов мы с удивлением обнаружили, они фактически выросли». Фуллерены были в состоянии поглощать и соединяться с углеродом из окружающего газа».

Пути господни неисповедимы, и черт его знает, где и когда всплывет та или иная отечественная разработка. В качестве иллюстрации сей сентенции – небольшая заметка про Южную Корею.

В Южной Корее – нанотехнологии.
Северный Кавказ, http://www.sknews.ru/rubriki/army/574...logii.html
«В Южной Корее разработана технология массового производства более легкого, тонкого и эффективного бронежилета по сравнению с существующими образцами, пишет газета «Тона ильбо».
Новая индивидуальная бронезащита создается с использованием нанотехнологий, сообщили разработчики во главе с ученым Ю Ый Саном из Корейского института промышленных технологий. Новый материал получил название «пирогенный кремнезем» или «коллоидальная двуокись кремния». Он мягкий. Но затвердевает при внезапном ударе и блокирует пулю. Бронежилет весит всего 2 кг, что на 15% легче существующих. Исходное сырье для новинки оказалась в 10 раз дешевле, чем современные противопульные материалы.
Такая броня, уверены военные, повысит боевую силу южнокорейских вооруженных сил.
Подобный защитный материал известен и в других странах. Но там дело до массового производства бронежилетов так и не дошло.
Реализацией новинки займется государственная компания «Welcron». С ее появлением на международном рынке в Сеуле связывают большие коммерческие надежды».

Что-то этот «пирогенный кремнезем» из Южной Кореи шибко сильно разработку ученых из екатеринбургского Финансово-промышленного венчурного фонда ВПК напоминает, про которую, среди всего прочего, упоминается в обзоре «Нанотехнологии и полимеры» здесь на портале http://www.rusnor.org/nanoworld/about/6161.htm и в блоге «Нанотехнологии. Освещение в Интернете» на «старом» портале НОР http://www.ntsr.info/nor/youth/blog/N...net/17.php, где свердловская разработка названа «наноброней».

В том же обзоре «Нанотехнологии и полимеры» http://www.rusnor.org/nanoworld/about/6161.htm... Впрочем, по порядку.
Не так давно по сети прошла волна инфы про разработку Массачусетского технологического института в области солнечной энергетики. Вот одно из тех сообщений.

Разработан принципиально новый тип солнечных батарей.
Biblepravda.com, http://biblepravda.com/page.php?id=1116
«40% всей солнечной энергии, доходящей до земной поверхности, состоит из ближнего ИК-излучения. Причём в облачные дни этот процент ещё выше, ибо ИК-излучение почти не задерживается облаками.
Маленькая неувязка лишь в том, что наши солнечные батареи вообще не способны работать с инфракрасным диапазоном. Зато он нагревает их и роняет КПД иногда вдвое — к примеру, в солнечный полдень, когда поток видимого света особенно велик и фотоэлементы теоретически могли бы вырабатывать больше всего энергии.
Принципиально новые фотоэлементы, разработанные в Массачусетском технологическом институте (США) и целиком состоящие из углерода, способны радикально изменить ситуацию: они как раз поглощают энергию инфракрасного излучения и превращают её в электрическую. При этом им не угрожает перегрев.
Новый фотоэлемент состоит из углеродных нанотрубок и фуллерена С60. Это не первая попытка построить солнечные батареи вокруг углеродных нанотрубок, но все предыдущие укладывали нанотрубки на полимерную подложку, которая должна была задерживать их на месте и собирать электроны. Проблема в том, что на воздухе под солнечным светом такие полимерные подложки были не слишком стабильны: фотохимические реакции разлагали пригодные для использования в подложке полимеры. Можно защитить их специальными покрытиями, но они будут задерживать часть солнечного света и удорожат фотоэлементы в целом.
Пока эффективность новых фотоэлементов низка: как отмечают авторы разработки, после производства углеродных слоёв они пришли к выводу, что углеродные нанотрубки в них должны быть однослойными и одного типа. Тем не менее опытные образцы фотоэлемента (из экспериментальных соображений) получали разные виды нанотрубок, так что итоговый КПД пока не превышает 0,1%. Исследователи, впрочем, уверяют, что он легко может быть увеличен, и резко.
Полученные фотоэлементы очень легки и тонки (считанные нанометры); теоретически на этой же основе можно создать многослойные солнечные батареи, которые будут поглощать ближнее ИК-излучение многоступенчато, добиваясь ещё большего КПД.
Важно и то, что фотоэлементы полностью прозрачны для видимого света, а потому могут использоваться как верхний элемент обычных солнечных батарей, кои они будут защищать от перегрева, останавливая ИК-излучение.
Отчёт об исследовании появился в журнале Advanced Materials.

Нельзя не порадоваться за американских коллег. Ведь солнечная энергетика – это сфера общих человеческих интересов, которая указывает на одну из возможностей прекращения современного варварства – выкачивания из Земли нефти и газа ради получения энергии. Только одна фраза в сообщении несколько смущает своей категоричностью, а именно, вот эта: «Маленькая неувязка лишь в том, что наши солнечные батареи вообще не способны работать с инфракрасным диапазоном».
Тут маленькая неувязка с самой маленькой неувязкой получается. Не надо обобщать. Ваши солнечные батареи, может, и не работают, а наши работают, да еще как работают. Еще в 2006 году про то в Дубне на весь мир объявили. Правда, потом все, как ножом отрезало – нигде ни полслова про «звездную батарейку», как разработку дубнинских ученых журналисты окрестили, стало не найти в свободных источниках, но в памяти осталось, что и было зафиксировано в обзоре «Нанотехнологии и полимеры» http://www.rusnor.org/nanoworld/about/6161.htm.

«В Дубне учеными Научного центра прикладных исследований (НЦеПИ) ОИЯИ на основе нового вещества – гетероэлектрика (гетероэлектрик – гетерогенная субстанция, состоящая из носителя и активного начала – наночастиц вещества, отличного от вещества носителя, при этом размеры наночастиц и расстояние между ними меньше длины волны воздействующего электромагнитного поля, что позволяет осуществлять управление магнитным полем и его преобразование с целью создания приборов и устройств с прогнозируемыми оптическими, электрическими и магнитными свойствами) создана «звездная батарея». «Звездная батарея» состоит из гетероэлектрического фотоэлемента с высокой эффективностью работы в видимом и инфракрасном спектре и гетероэлектрического конденсатора огромной емкости в малом объеме.
На способы и устройства с использованием гетероэлектрика специалистами НЦеПИ получены патенты, не имеющие аналогов в мире: наноусилитель электрического излучения, электрический конденсатор и ненавесные элементы интегральных схем, зеркало, способ генерации когерентного электромагнитного излучения и дипольный нанолазер на его основе, оптическое стекло, фотокатод, гетерогенный фотоэлемент, фотоэлемент.
Специалистами НЦеПИ подана также заявка на оптическое стекло из гетероэлектрика с рекордным показателем преломления света, превышающим современные показатели в десятки раз.
В настоящее время слабое применение солнечной энергетики обусловлено следующими ее недостатками:
низкая эффективность преобразования света в электрический ток (не более 20%);
отсутствие возможности получения электроэнергии ночью, при облачности и с малым количеством солнечных дней в году;
отсутствие высокоэффективных и экологически безопасных источников накопления энергии (в настоящее время используются аккумуляторы).
У демонстрируемого учеными НЦеПИ образца гетероэлектрического фотоэлемента, являющегося основным компонентом «Звездной батареи», эти недостатки отсутствуют. Зато имеются явные преимущества: эффективность преобразования видимого спектра cоставляет -54%, что значительно превышает существующие мировые показатели, а эффективность преобразования инфракрасного спектра – 31% , что даже выше, чем у современных солнечных батарей. Фототок гетероэлектрического фотоэлемента (ГЭФ) в 4 раза выше, чем у современных солнечных батарей.
При этом ГЭФ имеет массу полупроводникового вещества на ватт энергии в 1000 раз меньше, чем у фотоэлементов современных солнечных батарей. Полученные расчеты указывают на то, что себестоимость гетероэлектрического фотоэлемента звездной батареи будет ниже себестоимости фотоэлемента современной солнечной батареи.
Для справки.
Новое вещество, открытое и запатентованное под названием гетероэлектрик, обладает интересным свойством: если в какой-либо материал (носитель) ввести наночастицы определенного ряда других материалов (затравку), то воздействие электромагнитного поля вызывает явление суперкогерентности – интенсивные согласованные по времени колебания электронов «затравки», приводящие к интенсивному взаимодействию всего образца (гетероэлектрика) с электромагнитным полем, что уникальным образом меняют свойства этого материала.
В переводе на простонародный: формирование структуры материала посредством введения в него наночастиц другого материала под действием электромагнитного поля позволяет существенным образом изменять свойства исходного материала и управлять этими свойствами, изменяя параметры электромагнитного излучения».

Разработана метровая нанотрубка, которая сама устраняет свои дефекты.
Модернизируй РФ, http://moderniziruj.ru/post1377.html

При правильной температуре, с правильным катализатором, можно вырастить идеальную одностенную углеродную нанотрубку длиной в один метр, которая в 50 000 раз тоньше человеческого волоса
Такой вывод получился в результате исследования ученых университета Райса, Политехнического университета Гонконга и университета Цинхуа, которые исследовали механизм самовосстановления, делающий возможным столь колоссальный рост. Это важно для ученых, которые рассматривают высококачественные углеродные нанотрубки как принципиальную основу для современных материалов и, если их можно будет скрутить в длинные нити, они смогут служить распределителями энергии по сетям.
Отчет, опубликованный онлайн Physical Review Letters, написан физиком-теоретиком из Райса, Борисом Якобсоном; Фэн Дином, который является профессором также в Райсе и доцентом в Гонконгском политехническом университете; ведущим автором исследования Цинхун Юанем – старшим научным сотрудником в Гонконгском политехническом университете; и Чжипин Сюем – преподавателем технической механики в Цинхуа и бывшим старшим научным сотрудником в Райсе.
Они выяснили, что железо является лучшим и самым быстрым среди обыкновенных катализаторов для восстановления топологических дефектов – они представляют собой ядра со слишком большим или слишком маленьким числом атомов, – которые неизбежно появляются во время формирования нанотрубок и меняют их ценные электронные и физические свойства. Правильная комбинация факторов, прежде всего температуры, приводит к кинетическому «самовосстановлению», в котором потерянные углеродные атомы организуются в энергетически правильные шестиугольники, которые формируют нанотрубки и их плоских родственников - графены. Команда исследователей использовала теорию функции плотности, чтобы проанализировать, какая энергия необходима для трансформации.
«Удивительно, что устранение всех потенциальных дефектов - пятиугольников, семиугольников и их пар - во время роста углеродной трубки происходит достаточно легко, - сказал Динг, который был исследователем в лаборатории Якобсона в Райсе с 2005 по 2009 год. - Только менее чем одно из 10 миллиардов «плохих» ядер могут выжить при оптимальных условиях роста. Темп устранения дефектов удивителен. Если мы примем шестиугольники за хороших парней, а другие образования - за плохих парней, на Земле остался бы только один плохой парень».
Энергия, связанная с каждым атомом углерода, определяет, как он находит свое место в похожей по форме на проволочную сетку нанотрубке. Но среди ученых велись долгие дебаты по поводу того, что фактически происходит на поверхности контакта катализатора с растущей трубкой.
«Было две гипотезы, - сказал Якобсон. - Популярная состояла в том, что дефекты возникают достаточно часто и внедряются в стенку трубки, и там они восстанавливаются. Это что-то вроде процесса закрепления. Другая гипотеза: дефекты, в основном, вообще не формируются, что кажется маловероятным. Это был просто разговор; анализов не проводилось. И именно здесь наша работа делает существенный вклад. Она оценивает количественно, на основании современных вычислений, как быстро происходит эта нормализация в зависимости от расположения атомов».
Нанотрубка растет в печи, по мере добавления атомов углерода, одного за другим, при участии катализатора. Это похоже на строительство сначала вершины небоскреба, а затем достраивания кирпичей к основанию. Но так как эти кирпичи добавляются в огромных количествах – миллионы за одну минуту, - могут произойти ошибки, изменяющие структуру.
В теории, если бы у одного кольца было пять или семь атомов вместо шести, оно исказило бы ориентацию всех последующих атомов в цепи; изолированный пятиугольник превратил бы нанотрубку в конус, а семиугольник – в обратный конус, сказал Якобсон.
Но вычисления также показали, что такие изолированные дефекты не могут существовать в стенке нанотрубки; они всегда появлялись бы в парах 5/7. Это облегчает быстрое исправление дефектов: если один атом перемещается от семиугольника к пятиугольнику, оба кольца превращаются в шестиугольники.
Исследователи выяснили, что это самое превращение происходит лучше всего тогда, когда углеродная нанотрубка выращивается при температуре приблизительно 930 по Кельвину (657 градусов по Цельсию). Это - оптимум для восстановления, если присутствует железный катализатор, который обладает самым низким энергетическим барьером и энергией реакции среди трех обычных катализаторов, включая никель и кобальт.
Как только пара 5/7 формируется в месте соприкосновения между катализатором и растущей нанотрубкой, восстановление происходит очень быстро. Чем дальше новые атомы вдавливают дефект в стенку нанотрубки, тем меньшей становится вероятность его исправления, выяснили ученые; на расстоянии более четырех атомов от катализатора дефект оказывается запертым.
Жесткий контроль условий, при которых растут нанотрубки, может помочь им самовосстанавливаться в процессе роста. Ошибки в расположении атома фиксируются и исправляются за доли миллисекунды, прежде чем они станут частью стенки нанотрубки.
Исследователи также определили посредством моделирования, что чем медленнее происходит рост, тем длиннее может вырасти идеальная нанотрубка. Нанотрубка, растущая со скоростью приблизительно 1 микрометр в секунду при температуре 427 по Цельсию, может потенциально достигнуть длины в один метр, выяснили ученые.
Работа Университета Райс финансировалась Национальным научным фондом и грантом Управления военно-морских исследований.

К вопросу о получении длинных нанотрубок.
Помимо вышеописанного получения протяженных нанотрубок на основе каталитической реакции при определенной температуре, представляется возможным получение нанотрубок значительной длины благодаря их свойству под действием механических напряжений, превышающих критические, не рваться или ломаться, а перестраиваться. Перестройка в месте механического дефекта, наводит на мысль, что в месте разрушения нанотрубки возникают группы заряженных атомов, взаимодействие между которыми приводит к перестройке структуры нанотрубки.
Это свойство можно использовать для «сваривания» углеродных нанотрубок в одну длинную «нанотрубу». Чтобы из нескольких отдельных нанотрубок «сварить» одну «нанотрубу», надо сначала разорвать их, создав в месте разрыва группы заряженных атомов, а затем состыковать местами разрыва. Взаимодействие заряженных атомов «стянет» концы нанотрубок, что приведет к образованию одной длинной нанотрубки, вместо нескольких разрозненных.
А можно не рвать нанотрубки механическим путем, а использовать «прирученных» бактерий: ввести в «раствор нанотрубок» микроорганизмы, которые нарушали бы целостность концов нанотрубок («обгрызали» бы их), что приводило бы выращиванию в растворе длинных цепочек углеродных нанотрубок. Останется только убрать сделавшие свое дело микроорганизмы, чтоб готовый материал «не погрызли», и извлечь нанотрубки из раствора.
Если в достаточной мере овладеть механизмом сваривания нанотруб через механическое разрушение, то можно и дальше пойти: через механическое разрушение одной из граней фуллерена приваривать к нему нанотрубки. Тут уже не просто длинная нанотруба просматривается, а объемна конструкция из нанотрубок с фуллеренами в качестве фитингов.

Прекрасно прочесть в рунете мысли серьёзных людей.