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    Le métal conduit à la configuration souhaitée

    Les scientifiques ont pu déterminer la disposition spatiale des molécules de bipyridine (gris) sur une surface d'atomes de nickel et d'oxygène (jaune/rouge). La rotation change la transconfiguration (avant droite) en une configuration cis (avant gauche). Crédit :Université de Bâle, Département de physique

    Des scientifiques de l'Université de Bâle ont trouvé un moyen de modifier la disposition spatiale des molécules de bipyridine sur une surface. Ces composants potentiels des cellules solaires à colorant forment des complexes avec les métaux et modifient ainsi leur conformation chimique. Les résultats de cette collaboration interdisciplinaire entre chimistes et physiciens bâlois ont été récemment publiés dans la revue scientifique ACS Oméga .

    Les cellules solaires à colorant sont considérées depuis de nombreuses années comme une alternative durable aux cellules solaires conventionnelles, même si leur rendement énergétique n'est pas encore pleinement satisfaisant. L'efficacité peut être augmentée avec l'utilisation de cellules solaires en tandem, où les cellules solaires à colorant sont empilées les unes sur les autres.

    La manière dont la teinture, qui absorbe la lumière du soleil, est ancré au semi-conducteur joue un rôle crucial dans l'efficacité de ces cellules solaires. Cependant, l'ancrage des colorants sur les surfaces d'oxyde de nickel - qui sont particulièrement adaptées aux cellules sensibilisées aux colorants en tandem - n'est pas encore suffisamment compris.

    Liaison sur les surfaces

    Au cours d'une collaboration interdisciplinaire, des scientifiques de l'Institut suisse des nanosciences et des départements de physique et de chimie de l'Université de Bâle ont étudié comment des molécules de bipyridine individuelles se lient aux surfaces d'oxyde de nickel et d'or.

    Les cristaux de bipyridine ont servi de molécule d'ancrage pour les cellules sensibilisées au colorant sur une surface semi-conductrice. Cette ancre lie les complexes métalliques, qui à son tour peut ensuite être utilisé pour lier les différents colorants.

    La configuration de la molécule de bipyridine est modifiée en liant un atome de fer (marron). La composition chimique des molécules est la même, mais leur disposition spatiale et leurs propriétés chimiques sont très différentes. Crédit :Université de Bâle, Département de physique

    A l'aide de microscopes à sonde à balayage, l'enquête a déterminé qu'initialement les molécules de bipyridine se lient à plat à la surface dans leur configuration trans. L'ajout d'atomes de fer et une augmentation de la température provoquent une rotation autour d'un atome de carbone dans la molécule de bipyridine et conduisent ainsi à la formation de la configuration cis.

    "La composition chimique de la configuration cis et trans est la même, mais leur disposition spatiale est très différente. "Le changement de configuration peut être clairement distingué sur la base des mesures du microscope à sonde à balayage, " confirme le physicien expérimental professeur Ernst Meyer.

    Complexes métalliques dans une configuration modifiée

    Ce changement d'arrangement spatial est le résultat de la formation d'un complexe métallique, comme l'ont confirmé les scientifiques à travers leur examen de la bipyridine sur une surface d'or.

    Lors de la préparation des cellules solaires à colorant, ces réactions ont lieu dans une solution. Cependant, l'examen de molécules individuelles et de leur comportement n'est possible qu'avec l'utilisation de microscopes à sonde à balayage sous vide.

    "Cette étude nous a permis d'observer pour la première fois comment des molécules solidement liées à une surface changent de configuration, " résume Meyer. "Cela nous permet de mieux comprendre comment les molécules d'ancrage se comportent sur les surfaces d'oxyde de nickel."


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