ΠΕΝΕΔ 2003
ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΗΛΙΑΚΕΣ ΚΥΨΕΛΙΔΕΣ
(03ΕΔ118)

Περίληψη

Η σύνθεση συμπλόκων πολυμερούς-μετάλλου βρίσκεται σήμερα στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος. Ο συνδυασμός ανόργανων μονάδων που περιέχουν μέταλλα με μακρομόρια οδηγεί σε υπερμοριακές δομές με νέες και ενδιαφέρουσες φυσικές και χημικές ιδιότητες. Οι ιδιότητες αυτές - ηλεκτροχημικές και ιδιότητες μεταφοράς ηλεκτρονίων και ενέργειας- καθορίζονται από την κατάλληλη επιλογή υποκαταστάτη και τα καθιστούν ιδιαιτέρως αξιοποιήσιμα υλικά. Από μία μεγάλη ποικιλία πολυμερικών συμπλόκων που έχουν συντεθεί μέχρι σήμερα, εκείνα που έχουν ως βάση τους το ρουθήνιο (Ru) προσφέρουν επιθυμητές ιδιότητες, όπως η ηλεκτρική αγωγιμότητα, η φωταύγεια και η φωτοδιαθλαστικότητα. Το ρουθήνιο είναι ένα από τα πιο ευνοϊκά ιόντα της τεχνολογίας συμπλοκοποίησης πολυμερών καθώς επιτρέπει την απευθείας σύνθεση τόσο ασύμμετρων συμπλόκων όσο και συμμετρικών συστημάτων. Ως υποκαταστάτες του ρουθηνίου, χρησιμοποιούνται κυρίως o διδοντικός υποκαταστάτης 2,2'-διπυριδίνη και ο τριδοντικός υποκαταστάτης 2,2':6',2''-τριπυριδίνη εξαιτίας της μεγάλης συγγένειας δεσμού που αυτοί εμφανίζουν με τα μέταλλα μετάπτωσης. Τέτοιες σύμπλοκοκες ενώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ευαισθητοποιητές σε υβριδικές ηλιακές κυψελίδες.

Κατά τη διάρκεια του ανωτέρου έργου υλοποιήθηκαν οι κατωτέρω ενότητες:
1. Σύνθεση, χημικός, και οπτοηλεκτρονικός χαρακτηρισμός μονομερικών ή και πολυμερικών δι-σύμπλοκων ιόντων του ρουθηνίου με τριπυριδινικούς υποκαταστάτες. Τα πολυμερικά δι-σύμπλοκα παράχθησαν, πολυμερίζοντας ένα βινυλικό μονομερές τριπυριδίνης με ελεγχόμενες μεθόδους πολυμερισμού (ATRP), χρησιμοποιώντας δραστικούς εκκινητές. Τα τελικά δι-σύμπλοκα, μονομερικού ή πολυμερικού τύπου, φέρουν στα άκρα τους ομάδες καρβοξυλίου και χρησιμοποιήθηκαν ως χρωστικές ευαισθητοποίησης υμενίων TiO2, σε υβριδικές ηλιακές κυψελίδες τύπου Gratzel.
2. Σύνθεση, χημικός, και οπτοηλεκτρονικός χαρακτηρισμός μονομερών και πολυμερικών τρι-σύμπλοκων ιόντων του ρουθηνίου με διπυριδινικούς υποκαταστάτες. Αρχικά παρήχθη ένα πρότυπο βινυλικό μονομερές διπυριδίνης το οποίο, στη συνέχεια, συμπλοκοποιήθηκε με μόρια διπυριδίνης και ιόντα ρουθηνίου. Ακολούθως, πολυμερίστηκε χρησιμοποιώντας ελεγχόμενες μεθόδους πολυμερισμού (ATRP) με δραστικούς ή χρωμοφόρους εκκινητές. Τα τελικά πολυμερικά τρι-σύμπλοκα φέρουν στα άκρα τους ομάδες καρβοξυλίου ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως χρωστικές ευαισθητοποίησης υμενίων TiO2, σε υβριδικές ηλιακές κυψελίδες τύπου Gratzel. Τέλος το παραπάνω σύμπλοκο, συμπολυμερίστηκε με ομάδες που δρουν ως μεταφορείς ηλεκτρονίων ή οπών και τα τελικά αυτά υλικά μελετήθηκαν ως προς την ικανότητά τους να λειτουργούν ως στοιβάδες εκπομπής, σε διόδους εκπομπής φωτός (LED).
3. Χημική τροποποίηση και χημικός και οπτοηλεκτρονικός χαρακτηρισμός τροποποιημένων επιφανειών νανοσωλήνων άνθρακα μονού και πολλαπλού τοιχώματος με μονομερή και πολυμερικά δι-σύμπλοκα ιόντων του ρουθηνίου με τριπυριδίνες. Τα σύμπλοκα που χρησιμοποιήθηκαν είναι όμοια με αυτά που παρήχθησαν στην ενότητα 1. Στόχος των προτεινόμενων τροποποιήσεων είναι η εκμετάλλευση των ιδιαίτερων μηχανικών, θερμικών και ηλεκτρικών ιδιοτήτων των νανοσωλήνων, που θα προσφέρουν πλεονεκτήματα κατά την εφαρμογή των νανοσύνθετων αυτών συστημάτων, σε υβριδικές ηλιακές κυψελίδες τύπου Gratzel.