Fyzikální ústav Akademie věd ČR

Základním cílem současné vědecké práce je vytváření tzv. hierarchických multivrstevnatých systémů s předpokládanou konečnou funkčností využitelnou např. v mikroelektronice nebo fotovoltaice.

Jednotlivé složky jsou zpravidla tvořeny tenkými vrstvami s uspořádanými částicemi, které zabezpečují parciální funkci nezbytnou pro funkčnost celého systému. Konkrétní soustava je primárně tvořena fotoaktivní vrstvou oxidu titaničitého. Pro usnadnění přenosu elektronu jsou uspořádané nanočástice TiO₂ povrchově modifikovány tenkou vrstvou kovu (zlata nebo stříbra), případně jeho homogenně distribuovanými atomárními shluky.
Alternativně může být vrstva TiO₂ také povrchově modifikována vodivými uhlíkovými nanotrubicemi.
Na dvousložkovou strukturu je deponována tenká vrstva syntetického porfyrinu nebo ftalocyaninu (FTC) s různým typem centrálního kovu.
Úlohou organokovového komplexu je fotochemická aktivace polovodičové vrstvy v oblasti viditelného spektra.
Spektrální vlastnosti jednotlivých ftalocyaninů se liší podle typu centrálního kovu, avšak absorpční maxima se vždy vyskytují v oblasti od 500 do 650 nm.
Přítomnost nepatrného podílu UV záření s vlnovou délkou kratší než 380 nm v dopadajícím spektru vede k fotochemické aktivaci oxidu titaničitého a tím následně k rozkladu FTC.
Proto je FTC vrstva chráněna chemicky pasivním, avšak fyzikálně aktivním, dokonale transparentním filmem nanočásticového oxidu zinečnatého. Ten slouží k účinnému oddělení záření o vlnových délkách kratších než 400 nm a vzhledem k tomu, že se jedná o zástupce tzv transparentních vodivých oxidů (transparent conducting oxide), tak současně pracuje jako vodivá elektroda.
K přípravě jednotlivých komponent se používají různé metody nanášení zejména v prostředí chemicky aktivního plazmatu, např. reaktivní magnetronové naprašování, reaktivní naprašování v reaktoru s dutou katodou, tzv. bariérový pochodňový výboj.
Individuálně připravené vrstvy jsou nejdříve porovnávány z hlediska jejich základních fyzikálních parametrů řadou běžně používaných charakterizačních metod (XRD, Ramanova spektroskopie, UV-Vis, XPS, AFM, SEM atd.).
Následně jsou tyto vrstvy testovány na své vysoce specifické vlastnosti (fotoelektrochemie a fotokatalýza).

Uhlíková nanovlákna zajišťující zlepšení pohybu generovaných elektronů.