Fabricación y caracterización de películas delgadas absorbentes solares selectivas basadas eN nanotubos de carbono

La producción de agua caliente utilizando celdas solares fototérmicas eficientes a recibido un especial interés en los últimos años debido al calentamiento global y el impacto de los combustibles fósiles en él. Mediante la técnica de EPD DC en medio acuoso se depositó nanotubos de carbono de una sola capa (SWCNT) sobre sustratos de Si recubiertos con Pt (100 nm). En este trabajo caracterizamos las muestras para el uso de las mismas como absorbentes solares selectivos mediante espectroscopía UV-vis-IR, FT-IR, SEM y TEM, obteniéndose celdas solares fototérmicas tipo tandem para trabajar a bajas temperaturas (100 °C) y se obtuvieron eficiencias de hasta 0,9.Fil: Alastuey, Patricio. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Tirado, Monica Cecilia. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaXXVII Jornadas de Jovens PesquisadoresSao CarlosBrasilUniversidade Federal de São Carlo

Selective absorbers based on carbon nanotube coating from Electrophoretic Deposition

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On the properties of NiO powders obtained by different wet chemical methods and calcination

NiO powders were synthesized using coprecipitation, sol-gel, and hydrothermal synthesis methods. The powders were subjected to calcination in atmospheric air, followed by recalcination in an O2-rich atmosphere at 800°C for 2 h each. Characterization techniques, such as scanning electron microscopy, X-ray diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy, and microRaman spectroscopy, were utilized. The coprecipitation and hydrothermal methods resulted in disaggregated submicrometric particles. The average size of particles obtained by the coprecipitation method after calcination in atmospheric air and recalcination in an O2-rich atmosphere was 360 ± 140 nm and 400 ± 130 nm, respectively. Regarding the particles obtained by the hydrothermal method, the average size was 190 ± 50 and 220 ± 80 nm for calcined in atmospheric air and recalcined in O2-rich atmosphere, respectively. Conversely, the sol-gel method produced particle aggregates with an average size of 430 ± 150 nm after calcination in atmospheric air and 500 ± 200 nm for calcination in an O2-rich atmosphere. X-ray diffraction analysis revealed that only the hydrothermal method yielded pure NiO without additional Ni-related phases, irrespective of the calcination procedure. In contrast, the coprecipitation sample exhibited a Ni2O3 phase after calcination in atmospheric air, which disappeared after recalcination in an O2-rich atmosphere. The sol-gel-derived sample maintained a Ni phase after both calcination processes. Analysis of the crystallite size demonstrated an increase after recalcination in an O2-rich atmosphere for the hydrothermal and sol-gel-derived samples, while a decrease was observed for the coprecipitation-derived sample. Raman spectra exhibited defect-enabled first-order forbidden phonon modes that were sensitive to the synthesis route. The two magnon phonon modes also demonstrated dependency on the route, indicating variations in defect structures. Photocatalytic evaluation using methylene blue degradation in aqueous solutions indicated better performance for the powders recalcined in an O2-rich atmosphere.Fil: Alastuey, Patricio. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Pais Ospina, Daniel Humberto. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Comedi, David Mario. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Tirado, Monica Cecilia. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Marín Ramírez, Oscar Alonso. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentin

Applicability of Stokes method for measuring viscosity of mixtures with concentration gradient

After measuring density and viscosity of a mixture of glycerin and water contained in a vertical pipe, a variation of these properties according to depth is observed. These gradients are typical of non-equilibrium states related to the lower density of water and the fact that relatively long times are necessary to achieve homogeneity. In the same pipe, the falling velocity of five little spheres is measured as a function of depth, and then a numerical fit is performed which agrees very well with experimental data. Based on the generalization of these results, the applicability of Stokes method is discussed for measuring viscosity of mixtures with a concentration gradient

Aplicabilidad del método de Stokes para medir la viscosidad de mezclas con gradiente de concentración

After measuring density and viscosity of a mixture of glycerin and water contained in a vertical pipe, a variation of these properties according to depth is observed. These gradients are typical of non-equilibrium states related to the lower density of water and the fact that relatively long times are necessary to achieve homogeneity. In the same pipe, the falling velocity of five little spheres is measured as a function of depth, and then a numerical fit is performed which agrees very well with experimental data. Based on the generalization of these results, the applicability of Stokes method is discussed for measuring viscosity of mixtures with a concentration gradient.Al medir la densidad y viscosidad de una mezcla de glicerina y agua contenida en un tubo vertical, se observa una variación de estas propiedades con la profundidad. Estos gradientes son propios de  estados de desequilibrio asociados a la menor densidad del agua y a que los tiempos requeridos para alcanzar homogeneidad pueden ser relativamente grandes. En el mismo tubo, se mide la velocidad de caída de cinco bolillas en función de la profundidad, y luego se realiza un ajuste numérico que muestra una muy buena concordancia con los datos experimentales. A partir de la generalización de estos resultados se discute la aplicabilidad del método de Stokes para medir viscosidades de mezclas con gradiente de concentración

Diseño de dispositivo para deposición metálica homogénea

Se diseñó un dispositivo que permite depositar una película uniforme de un metal sobre un sustrato de Si a una presión de 10-4 Torr. Se determinó que el metal más adecuado para sublimar por evaporación térmica, en estas condiciones, es la Plata (Ag), que se coloca sobre una navecilla de tungsteno. Se calculó la potencia necesaria, las pérdidas de calor, la tasa de flujo másico, los parámetros geométricos y la masa necesaria para producir la deposición de un film uniforme de 1µm.A device was designed that allows a uniform film of a metal to be deposited on a Si substrate at a pressure of 10-4 Torr. It was determined that the most suitable metal to sublimate by thermal evaporation, under these conditions, is Silver (Ag), which is placed on a tungsten vessel. The necessary power, heat losses, mass flow rate, geometric parameters and the mass necessary to produce the deposition of a uniform 1µm film were calculated.Fil: Ovejero Silva, Bruno Martin. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; ArgentinaFil: Parentis, Ulises. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; ArgentinaFil: Alastuey, Patricio. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Gómez Marigliano, Ana Clelia. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentin

Diseño de dispositivo para deposición metálica homogénea

Se diseñó un dispositivo que permite depositar una película uniforme de un metal sobre un sustrato de Si a una presión de 10-4 Torr. Se determinó que el metal más adecuado para sublimar por evaporación térmica, en estas condiciones, es la Plata (Ag), que se coloca sobre una navecilla de tungsteno. Se calculó la potencia necesaria, las pérdidas de calor, la tasa de flujo másico, los parámetros geométricos y la masa necesaria para producir la deposición de un film uniforme de 1µm.A device was designed that allows a uniform film of a metal to be deposited on a Si substrate at a pressure of 10-4 Torr. It was determined that the most suitable metal to sublimate by thermal evaporation, under these conditions, is Silver (Ag), which is placed on a tungsten vessel. The necessary power, heat losses, mass flow rate, geometric parameters and the mass necessary to produce the deposition of a uniform 1µm film were calculated.Fil: Ovejero Silva, Bruno Martin. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; ArgentinaFil: Parentis, Ulises. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; ArgentinaFil: Alastuey, Patricio. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Gómez Marigliano, Ana Clelia. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentin

Solar absorbers based on electrophoretically deposited carbon nanotubes using pyrocatechol violet as a charging agent

Carbon nanotubes (CNTs), deposited by electrophoretic deposition (EPD), are investigated as selective solar absorbers. First, various kinds of CNTs with different aspect ratios, are dispersed by ultrasound in an aqueous solution of pyrocatechol violet (PV). PV couples to the CNT´s outer walls via π-π stacking interactions and acts as a dispersing agent as well as a charging agent. PV adsorption isotherms on CNT combined with N2 physisorption isotherms are performed to optimize the CNT/PV ratio. In this way, Zeta potentials up to -40 mV are obtained for the dispersed CNTs, which are deposited on platinized silicon wafers by EPD, forming a film. The EPD kinetics are then investigated as a function of the applied electric field (in the 8?20 V cm−1 range) and are explained through a Sarkar & Nicholson model type. X-ray reflectivity is performed to characterize the density around 1.3 g cm−3, and film cohesion is probed by nanoindentation coupled to atomic force microscopy images. The hemispherical reflectance of the samples is measured by spectrophotometers equipped with an integrating sphere, and following from spectra, the absorptance (α) and emittance (ԑ) are calculated. The selectivity of the deposits, based on α and ԑ values, is then discussed as a function of the applied electric field and the coating thickness. Single-walled CNT deposits, at best, are found to have a solar absorptance of 0.91 and thermal emission of 0.05. Thermal annealing experiments reveal that the coatings could withstand up to 300 °C while sustaining selective properties and losing only 21% of the initial yield.Fil: Didier, Florian. Université Montpellier II; Francia. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Alastuey, Patricio. Université Montpellier II; Francia. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Tirado, Monica Cecilia. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Odorico, Michaël. Université Montpellier II; Francia. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Deschanels, Xavier. Université Montpellier II; Francia. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Toquer, Guillaume. Université Montpellier II; Francia. Centre National de la Recherche Scientifique; Franci

Construcción y calibración de un equipo de dip-coating para fabricación de películas delgadas de ZnO y NiO

Los óxidos transparentes conductores (TCO) tienen amplias aplicaciones tecnológicas, debido a la combinación de dos propiedades físicas, en principio, excluyentes: transparencia en la región visible y alta conductividad. Las aplicaciones de estos materiales incluyen los sensores de luz UV, electrodos transparentes para celdas solares, pantallas, sensores químicos, entre otras. El ZnO se puede considerar uno de los TCO más importantes; este material tiene un gap de 3.3 eV, una energía de ligadura electrónica a temperatura ambiente de 60 meV y una conducción intrínseca dominada por electrones (tipo n), siendo difícil la obtención de ZnO dopado tipo p (conducción por huecos). Por otra parte, una de las características más sobresalientes del NiO es que la conductividad está controlada intrínsecamente por huecos. La combinación de ambos materiales tiene potenciales aplicaciones en el diseño de diodos emisores de luz (LED) y diodos fotosensores . Estos materiales pueden ser sintetizados por vías húmedas, donde la técnica Sol-Gel se presenta como la mejor opción, debido a su escalabilidad, reproducibilidad y el control fino de las propiedades de los materiales a partir de las condiciones de fabricación. Generalmente esta técnica implica la deposición de una película sobre un sustrato a través de diferentes métodos, tal como drop-coating, spin-coating y dip-coating. Para sustratos rectangulares, la técnica que permite una mayor homogeneidad de las películas es el dip-coating . En este trabajo se presenta el diseño, construcción y calibración de un sistema de dip-coating para la síntesis de películas delgadas de ZnO y NiO, además se presenta la caracterización óptica y estructural de las películas obtenidas.Para la construcción del equipo se utilizó un motor paso a paso comandado por un micro-controlador. El motor está acoplado a una varilla roscada que se encarga de subir y bajar el portamuestras a la velocidad deseada. Con ligeras modificaciones en su software, el dispositivo tiene la capacidad de variar la velocidad del desplazamiento, lo cual lo hace adaptable a un amplio rango de soluciones, además de permitir un control fino sobre el espesor de las películas. Para la síntesis de ZnO se usó (CH3CO2)2Zn∙2H2O como precursor de zinc, etanol como solvente y dimetilamina como estabilizador; mientras que para la síntesis de NiO se usó NiCl2∙6H2O como precursor de níquel, butanol como solvente y dietanolamina como estabilizador. Las películas se depositaron sobre sustratos de vidrio y se calcinaron en un horno tubular a distinto tiempo y distinta atmosfera. Fueron caracterizadas por transmitancia UV-Vis, fotoluminiscencia, SEM , EDX y DRX.La obtención de ZnO y NiO fue confirmada con medidas EDX; la fase cristalina wurzita para ZnO y cúbica para NiO a través de DRX. Se observó que las películas de ZnO crecieron preferencialmente en la dirección . Se observó una dependencia lineal del espesor de las películas fabricadas con el número de inmersiones en la solución precursora.Fil: Alastuey, Patricio. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Marin, O.. Universidad Nacional de Tucumán; ArgentinaFil: Carrillo, Miguel Angel. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; ArgentinaFil: Comedi, David Mario. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Tirado, Monica Cecilia. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina100a Reunión Nacional de la Asociación Física ArgentinaArgentinaAsociación física argentin

Suppression of the green emission, texturing, solute-atom diffusion and increased electron-phonon coupling induced by Ni in sol-gel ZnNiO thin films

Zn1−xNixO thin films (nominal x = 0, 0.01, 0.02, 0.04, 0.1 and 0.2) were synthesized on silicon substrates through a sol-gel/dip-coating technique. Samples were studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, photoluminescence spectroscopy, Rutherford backscattering spectrometry and depth-profiling X-ray photoelectron spectroscopy. The results from X-ray diffraction show growth in the wurtzite crystal structure for all samples, with cubic NiO being detected as a secondary phase for x = 0.2. While for x = 0 (pure ZnO) no texture is present, for 0 ≤ x ≤ 0.1 strong preferential crystallization along the c-axis is observed. A tendency for Ni diffusion towards the film/Si substrate interface was observed. The formation of substitutional ZnxNi1−xO solid solution for 0.01 ≤ x ≤ 0.04 is suggested by the results. Photoluminescence spectra exhibit strong near band edge UV emission and suppression of deep defect-related emission in the visible upon Ni+2 incorporation into the ZnO lattice. As in pure ZnO, the UV emission in ZnNiO at room temperature is dominated by the first two phonon replica of the excitonic emission, however the LO phonon energy (ħωLO) is reduced by up to ∼15 meV inthe 0 ≤ x ≤ 0.04 range. Due to this reduction of ħωLO, the exciton-phonon coupling increases, in consistency with a corresponding expected increase of the Fröhlich coupling constant with decreasing ħωLO.Fil: Marín Ramírez, Oscar Alonso. Nanoproject – LAFISO, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, Universidad Nacional de Tucumán; Argentina. Instituto de Física del Noroeste Argentino, INFINOA (CONICET-UNT); ArgentinaFil: Alastuey, Patricio. Instituto de Física del Noroeste Argentino, INFINOA (CONICET-UNT); Argentina. Nanoproject – LNPD, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, Universidad Nacional de Tucumán; ArgentinaFil: Tosi, Ezequiel. Nanoproject – LAFISO, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, Universidad Nacional de Tucumán; Argentina. Instituto de Física del Noroeste Argentino, INFINOA (CONICET-UNT); ArgentinaFil: Orive, Joseba. Laboratorio de Materiales Funcionales a Nanoescala, Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile; ChileFil: Mosquera, Edgar. Departamento de Física, Universidad del Valle, Cali; ColombiaFil: Zampieri, Guillermo. Instituto Balseiro, Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Suarez, Sergio. Instituto Balseiro, Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Comedi, David Mario. Instituto de Física del Noroeste Argentino, INFINOA (CONICET-UNT); Argentina. Nanoproject – LAFISO, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, Universidad Nacional de Tucumán; ArgentinaFil: Tirado, Monica Cecilia. Nanoproject - LNPD, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, Universidad Nacional de Tucumán; Argentina. Instituto de Física del Noroeste Argentino, INFINOA (CONICET-UNT); Argentin