Onderzoekers van UT-onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente hebben een elegante methode ontwikkeld om microdraadjes van silicium te voorzien van verschillende functionele coatings. Met de methode kun je relatief eenvoudig een draadje creëren dat aan de onderkant bedekt is met bijvoorbeeld platina en aan de bovenkant met zilver. De draadjes kun je onder meer inzetten bij het opwekken van duurzame energie of voor de zuivering van water. Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Advanced Materials.
Microdraadjes gemaakt van de halfgeleider silicium worden op tal van terreinen ingezet. Doorgaans is het wel nodig om ze te ‘functionaliseren’, bijvoorbeeld door ze te voorzien van een laagje metaal of een laagje met katalysatoren. In de meeste gevallen worden de draadjes voorzien van een enkele laag, maar in specifieke gevallen kan het nuttig zijn om de onder- en de bovenkant van een ander materiaal te voorzien. In de praktijk was het creëren van deze draadjes echter erg lastig en waren er veel stappen nodig om ze te maken. Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben nu een nieuwe methode ontwikkeld om dit type draadjes op een eenvoudige manier te creëren. Volgens UT-hoogleraar prof. dr. ir. Jurriaan Huskens hebben chemici hiermee een veelzijdige methode in handen om nieuwe materialen te creëren.
Verschillende coating
Een halfgeleider bestaat uit silicium voorzien van een zogenoemde PN-overgang. Dit houdt in dat de ene kant van het materiaal voorzien is van een P-type verontreiniging (bijvoorbeeld met het chemische element boor) en de andere van een N-type verontreiniging (zoals fosfor). De onderzoekers van de Universiteit Twente maakten in hun experimenten eerst microdraadjes die een PN-overgang halverwege het draadje hadden. Door slim gebruik te maken van de verschillende foto-elektrische eigenschappen van de twee kanten van de draadjes bleek het mogelijk om de twee kanten van een verschillende coating te voorzien. In het experiment werden de draadjes in het donker ondergedompeld in een oplossing met daarin platina. Hierbij werd de ‘P-kant’ van het draadje bedekt met platina. Bij een vervolgstap werd in het licht zilver aangebracht op de andere zijde. Het resultaat: een microdraadje dat aan de bovenkant voorzien is van zilver en aan de onderkant van platina. De methode kan (mits slim gekozen) ook ingezet worden om andere metalen, of bijvoorbeeld, katalysatoren op de draadjes aan te brengen. De draadjes kunnen van grote waarde zijn bij het opwekken van energie uit zonlicht, of bij het zuiveren van (drink)water met behulp van zonlicht.
Onderzoek
Het onderzoek is uitgevoerd door wetenschappers van de MESA+-vakgroepen Molecular Nanofabrication, Photocatalytic Synthesis en Mesoscale Chemical Systems. Het onderzoek maakt onderdeel uit van een groot onderzoeksproject waarin deze groepen samen een solar to fuel-apparaat ontwikkelen; een apparaat waarmee je zonlicht rechtstreeks om kunt zetten naar een brandstof, zoals waterstofgas. Het onderzoek is financieel mede mogelijk gemaakt door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).
