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  德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)無機(jī)化學(xué)材料的教授Thomas Fassler手中拿著帶有涂層的晶片，閃閃發(fā)光像個(gè)蛋白石。它像水晶一樣牢固，并且非常薄，由于具有多孔結(jié)構(gòu)而像羽毛一樣輕。通過整合有機(jī)高分子材料的孔隙，科學(xué)家可以制作特定電氣性能的混合材料。這樣設(shè)計(jì)不僅可以節(jié)省空間,它還產(chǎn)生了很大的表面,提高整體效率。

  “你可以想象,我們作為多孔支架的原材料,其結(jié)構(gòu)類似于蜂巢。邊緣上包含無機(jī)半導(dǎo)體鍺，可以產(chǎn)生和存儲電荷。由于“蜂窩壁”極薄，(電子)流過較短路徑就可以完成充電�！盕assler解釋道。

  為了避免其易脆斷裂，研究人員不得不運(yùn)用一些技巧，把鍺變成一個(gè)柔軟的多孔層。傳統(tǒng)上，腐蝕加工用于處理鍺的表面結(jié)構(gòu)。然而，這種自上而下的方法在原子水平上難以控制。但是新的方法解決了這一問題。

  Fassler和他的團(tuán)隊(duì)一起設(shè)計(jì)了一種合成方法制造所需的精確的、可再生的結(jié)構(gòu)，原料是九個(gè)原子排列在一起的鍺。因?yàn)檫@些集群原子是帶電的，只要它們?nèi)芙饩突ハ嗯懦�。只有在溶劑蒸發(fā)了的時(shí)候，才會發(fā)生絡(luò)合。

  這可以很容易地通過應(yīng)用500 ℃的高溫涂在晶體上而得到，也就是熱化學(xué)誘導(dǎo)，例如，通過添加氯化鍺。通過使用諸如氯化磷等其他氯化物，很容易實(shí)現(xiàn)對鍺的摻雜。這讓研究人員有了一個(gè)非常有針對性的的方法來直接調(diào)整產(chǎn)生的納米材料的性能。

  為了在鍺原子群集形成所需的多孔結(jié)構(gòu)，LMU研究員蒂娜Fattakhova-Rohlfing博士發(fā)明了一種方法能夠滿足這種納米結(jié)構(gòu)：初始步驟就是把微小的珠子形成三維聚合物模板。

  在下一步中，鍺原子群集溶液充滿珠子之間的縫隙。一旦鍺在小珠子的表面形成穩(wěn)定的原子網(wǎng)絡(luò)，模板就會被加熱。剩下的就是孔隙率極高的納米薄膜。

  展開的的聚合物珠直徑為50到200納米而且形成一個(gè)蛋白石結(jié)構(gòu)。暴露在表面的鍺“腳手架”作為凹模（一種逆蛋白石結(jié)構(gòu)）而形成。因此，納米層的微光就像蛋白石一樣。

  僅多孔鍺本身具有的獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，就能使許多能源相關(guān)的應(yīng)用可以從中受益，LMU研究員Dr. Dina Fattakhova-Rohlfing說,她曾與Fassler合作，一起開發(fā)了這種材料。除此之外,我們可以用各種各樣的功能材料填補(bǔ)孔隙。因此創(chuàng)造大量的新材料是很有必要的。

  當(dāng)和高分子材料結(jié)合時(shí),多孔鍺結(jié)構(gòu)適用于新一代的發(fā)展穩(wěn)定，輕量級的，靈活的太陽能電池，“當(dāng)你走在路上時(shí)，它可以給手機(jī)、相機(jī)和筆記本電腦充電。”慕尼黑工業(yè)大學(xué)的功能材料的教授Peter Müller-Buschbaum解釋道。

  制造商在世界各地尋找輕量級和耐用的材料用于便攜式太陽能電池上。到目前為止他們主要利用的是有機(jī)物，但極易受到損壞壽命較短。光和熱都能導(dǎo)致這些聚合物易于分解和性能降低。纖薄而且耐用的鍺混合層提是一個(gè)不錯的選擇。

  接下來，研究人員想要使用這項(xiàng)新技術(shù)制造多孔硅層。當(dāng)前正在被測試的多孔硅層可作為充電電池的陽極。這些有可能取代目前使用的石墨層電池來提高它們的能力。