El tema de investigación que se desea desarrollar en la presente propuesta está ligado con el diseño del ánodo de una celda fotoelectroquímica para lograr una mayor eficiencia en la conversión de energía de estos dispositivos. En esta propuesta se expone la construcción de un ánodo modificando empleando nanopilares del semiconductor óxido de zinc (ZnO) y nanopartículas de oro (Au) sobre un electrodo de óxido de indio-estaño (ITO), recubiertas por una película de poli(etilendioxitiofeno) (PEDOT) para incrementar el transporte electrónico y disminuir el fenómeno de recombinación de pares electrón-hueco observado en estas celdas fotoelectroquímicas. La efectividad de las celdas fotoelectroquímicas dependerá de varias cosas, entre las que se encuentran la morfología y tamaño de las nanopartículas de Au y los nanopilares de ZnO. Sin embargo, la morfología y configuración de la película de PEDOT también es un parámetro importante. Se proyecta generar este ánodo empleando métodos electroquímicos y técnicas de química coloidal. Se sabe de la síntesis electroquímica de nanopilares de ZnO y de nanopartículas de Au, y de la polimerización electroquímica de etilendioxitiofeno. Sin embargo, no se ha encontrado en la literatura el ensamblaje para un ánodo, como el aquí propuesto, para emplearse en la construcción de un sistema fotoelectroquímico. Se considera el electrodepósito de nanopilares de ZnO recubiertos por nanopartículas de Au para incrementar los excitones fotogenerados. También se analiza el empleo de PEDOT en la construcción de este ánodo, en específico de PEDOT electropolimerizado, el cual ha mostrado por sí solo una mejora significativa del 30% en el factor de llenado, el cual se atribuye a una mayor movilidad de los huecos (cargas positivas) en PEDOT puro y a una mejora en el contacto eléctrico entre el polímero y el electrodo. Para ello, se proponen cuatro metodologías para el diseño y construcción del ánodo, donde todos los sistemas propuestos requieren de un estudio de caracterización morfológica, topográfica, electrónica y óptica, además de un análisis del desempeño del ánodo diseñado por técnicas electroquímicas. _x000D_

La importancia de este proyecto estriba en la generación de un componente del sistema fotoelectroquímico (el ánodo), que resulte económico y que muestre rendimientos electrónicos igual o mejores a los que se han desarrollado hasta ahora. _x000D_ El diseño de celdas fotoelectroquímicas puede generar dispositivos de razonable eficiencia para obtener electricidad limpia y sustentable. Sin embargo, antes de realmente tener un sistema que pueda tener un uso generalizado, falta aún por solucionar ciertos problemas de ciencia básica en estos sistemas. Este proyecto se centra en aportar conocimiento nuevo en la preparación de un ánodo de ITO/ZnO-Au usando técnicas electroquímicas y de química coloidal. Se aprovecha la ventaja de que poco se ha explorado la metodología electroquímica para desarrollar estos sistemas. _x000D_ La electroquímica ofrece varias ventajas en la síntesis de nanoestructuras, entre ellas se encuentra trabajar a condiciones normales de presión y temperatura. Los experimentos son sencillos, y se tiene un control sobre la cinética de reacción, además de tener control sobre la morfología del producto final. De esta forma, se logran generar nanomateriales con propiedades perfectamente definidas, al controlar varios parámetros, en especial el potencial o la densidad de corriente aplicada. _x000D_ En cuanto a la química coloidal, se aprovechan las propiedades de suspensiones coloidales, tales como fenómenos superficiales y propiedades eléctricas. Su gran superficie y su adsorción preferencial o selectiva, según su carga, es la base fundamental de la estabilidad de algunas dispersiones coloidales. _x000D_ Así, se prescindirá de la electrodeposición para lograr generar nanopilares de ZnO sobre electrodos de ITO, para posteriormente usar las propiedades coloidales para recubrirlos nanopilares con las nanopartículas de Au. El estudio comprenderá una búsqueda de las mejores condiciones para preparar un electrodo de nanopilares de ZnO sobre ITO con nanopartículas de Au. De esta forma, se abordará el problema de recombinación del par electrón-hueco. Posteriormente se explorarán las propiedades óptica y eléctricas y de transporte de carga de los ánodos obtenidos en distintas condiciones experimentales._x000D_ Hasta ahora, la mayoría de los electrodos que se han preparado para ensamblar dispositivos fotoelectroquímicos, se han realizado por métodos de crecimiento, tale como como disolución, los métodos en fase gaseosa, método hidrotermal, deposición por vapor químico, vaporación térmica, pulverización catódica RF, ablación laser, haz molecular epitaxial y deposición por laser pulsado [26], para lo cual se emplean precursores costosos y tóxicos, temperaturas elevadas, generación de residuos tóxicos, además de una gran cantidad de tiempo de reacción. El método que aquí se propone, podría evitar todas estas desventajas._x000D_ Con el recubrimiento de PEDOT sobre el electrodo modificado se buscará mejorar el transporte de huecos. Para ello, se requerirá de una buena homogeneidad del depósito del polímero así como sus propiedades morfológicas, eléctricas y ópticas, acordes a una aplicación fotoelectroquímica. El electrodepósito de PEDOT sobre el electrodo ITO/ZnO-Au no ha sido descrito y hace que el tema de este proyecto sea novedoso y con posible aplicación a futuro en sistemas fotoelectroquímicos. _x000D_ Así, el sistema final a estudiar consistirá de un sistema ITO/ZnO-Au-PEDOT. Se investigará la eficiencia de los sistemas desarrollados, verificando si esta propuesta metodológica es adecuada para obtener un ánodo con la morfología requerida bajo los métodos de síntesis sencillos y económicos descritos con anterioridad._x000D_