Ang isang tagumpay ay maaaring humantong sa mas mabilis at mas murang enerhiya sa mga electronics na kuryente

Sa kaliwa, sina G. Adhikari, Lawrence Coleman, at Kanishka Kobbekaduwa ay nakahanay ng isang superfast laser sa UPQD lab ng Kagawaran ng Physics at Astronomy. May-akda: Clemson University

Gamit ang laser spectroscopy sa isang eksperimento sa photophysics, natuklasan ng mga mananaliksik sa Clemson University ang isang bagong landas na maaaring humantong sa mas mabilis at murang enerhiya para sa electronics ng kuryente.

Ang bagong diskarte na ito, na gumagamit ng isang perevskit na ginagamot ng solusyon, ay idinisenyo upang baguhin nang lubusan ang iba’t ibang mga pang-araw-araw na bagay tulad ng mga solar panel, LED, photodetector para sa mga smartphone at chips ng computer. Ang mga pereskit na ginagamot ng mortar ay mga susunod na henerasyon na materyales para sa mga rooftop solar panel, X-ray detector para sa mga medikal na diagnostic, at LEDs para sa pang-araw-araw na pag-iilaw.

Kasama sa pangkat ng pagsasaliksik ang isang pares ng mga nagtapos na mag-aaral at isang mag-aaral, na ang guro ay si Jianbo Gao, pinuno ng pangkat ng superfast photophysics ng mga instrumento sa kabuuan (UPQD) sa Kagawaran ng Physics at Astronomy ng College of Science.

Ang kolaboratibong pag-aaral ay na-publish noong Marso 12 sa isang journal na may mataas na epekto Mga komunikasyon ng kalikasan. Ang artikulo ay pinamagatang “Mga Pagmamasid sa Patlang para sa Mga Nakulong na Carriers sa Mga Organikong Metallogenic Pereskite Films na may Ultrafast Temporal at Ultrahigh Energy Resolution.”

Ang punong investigator ay si Gao, na isang associate professor ng condensive matter physics. Kasama sa mga co-author ang mga nagtapos na mag-aaral na sina Kanishka Kobbekaduva (unang may-akda) at Pan Adhikari mula sa pangkat ng UPQD, pati na rin ang undergraduate na si Lawrence Coleman, isang nakatatanda sa departamento ng pisika.

Ang iba pang mga may-akda mula sa Clemson ay si Aparao Rao, propesor ng pisika na R.A. Si Bowen, at si Ezian Liu, isang dumadalaw na mag-aaral mula sa Tsina na nagtatrabaho sa ilalim ng Gao.

“Ang mga materyales mula sa Perovskit ay idinisenyo para sa mga optikal na aplikasyon tulad ng solar panel at LEDs,” sabi ni Kobbekaduwa, isang nagtapos na mag-aaral at unang may-akda ng artikulo. “Ito ay mahalaga sapagkat mas madaling mag-synthesize kumpara sa kasalukuyang mga solar cell na batay sa silikon. Maaari itong magawa sa pamamagitan ng paggamot sa solusyon – samantalang ang silikon ay kailangang magkaroon ng magkakaibang pamamaraan, mas mahal at gumugugol ng oras ”.

Ang layunin ng pag-aaral ay upang gawing mas episyente, mura at mas madaling magawa ang mga materyales.

Ang natatanging pamamaraan na ginamit ng koponan ni Gao – na gumagamit ng ultrafast photocurrent spectroscopy – ay pinapayagan ang isang mas mataas na resolusyon sa oras kaysa sa karamihan sa mga pamamaraan upang matukoy ang pisika ng nakuha na media. Dito sinusukat ang puwersa sa mga picoseconds, na isang trilyon sa isang segundo.

“Gumagawa kami ng mga aparato gamit ang materyal na (pereskite) na ito at gumagamit ng isang laser upang mailawan ito at ma-excite ang mga electron sa materyal,” sabi ni Kobbekaduwa. “At pagkatapos, gamit ang isang panlabas na larangan ng kuryente, bumubuo kami ng isang photocurrent. Sa pamamagitan ng pagsukat ng photocurrent na ito, masasabi natin sa mga tao ang mga katangian ng materyal na ito. Sa aming kaso, nakilala namin ang mga nakulong na estado na mga materyal na depekto na makakaapekto sa kasalukuyang natatanggap namin. “

Matapos matukoy ang pisika, maaaring makilala ng mga mananaliksik ang mga depekto na sa huli ay lumilikha ng pagiging hindi mabisa ng mga materyales. Kung ang mga depekto ay nabawasan o napasibo, maaari itong humantong sa nadagdagan na kahusayan, na napakahalaga para sa mga solar panel at iba pang mga aparato.

Tulad ng mga materyales na nilikha gamit ang mga solusyon tulad ng spin coating o inkjet printing, tumataas ang posibilidad ng mga depekto. Ang mga proseso ng mababang temperatura na ito ay mas mura kaysa sa mga pamamaraang ultra-mataas na temperatura, na nagreresulta sa purong materyal. Ngunit ang kompromiso ay higit pang mga materyal na depekto. Ang paghahanap ng isang balanse sa pagitan ng dalawang pamamaraan ay maaaring mangahulugan ng mas mahusay at mas mahusay na mga aparato sa isang mas mababang gastos.

Ang mga sample ng substrate ay nasubok sa pamamagitan ng pagpapaputok ng isang laser sa materyal upang matukoy kung paano kumalat ang signal dito. Ang paggamit ng isang laser upang maipaliwanag ang mga sample at mangolekta ng kasalukuyang ginawang posible ang trabaho at makilala ito mula sa iba pang mga eksperimento na hindi gumamit ng isang electric field.

“Ang pag-aralan sa kasalukuyang ito, maaari nating makita kung paano lumipat ang mga electron at kung paano sila lumabas sa depekto,” sabi ni Adhikari ng pangkat ng UPQD. “Posible lamang ito dahil ang aming pamamaraan ay nagsasama ng sobrang bilis ng mga kaliskis sa oras at mga aparato sa lugar sa ilalim ng isang electric field. Kapag ang isang elektron ay pumasok sa isang depekto, hindi maaalis ito ng mga nag-e-eksperimento sa iba pang mga pamamaraan. Ngunit mailalabas natin ito dahil mayroon kaming larangan ng kuryente. Ang mga electron ay sisingilin sa ilalim ng isang electric field at maaaring ilipat mula sa isang lugar patungo sa iba pa. Maaari nating suriin ang kanilang paglipat mula sa isang punto patungo sa isa pa sa loob ng materyal. “

Ang transportasyon na ito at ang epekto ng mga materyal na depekto dito ay maaaring makaapekto sa mga katangian ng mga materyal na ito at ng mga aparato kung saan ginagamit ang mga ito. Ang lahat ng ito ay bahagi ng mahahalagang pagtuklas na ginagawa ng mga mag-aaral sa ilalim ng patnubay ng kanilang guro, na lumilikha ng mga ripples na hahantong sa susunod na malaking tagumpay.

“Ang mga mag-aaral ay hindi lamang natututo; talagang gumagana sila, “sabi ni Gao.” Masuwerte ako na may mga mag-aaral na may talento na, na inspirasyon ng mga hamon at ideya, ay naging maimpluwensyang mananaliksik. Lahat ng ito ay bahagi ng mahahalagang pagtuklas na ginawa ng mga mag-aaral sa ilalim ng patnubay ng kanilang mga guro, lumilikha ng mga ripples na ay hahantong sa susunod na malaki Kami din ay nagpapasalamat para sa malakas na pakikipagtulungan kasama sina Shrit Shresthai at Vanya Ne, na mga natitirang siyentipiko sa mga materyal mula sa Los Alamas National Laboratory.

Sanggunian: “Ang pagmamasid sa site ng mga nakunan na carrier sa mga organikong metal halide pereskite na pelikula na may ultrafast temporal at ultrahigh na resolusyon ng enerhiya”, Aparao M. Rao, Xinhan Tsai, Matthew S. Beard, Wani Ne at Jianba Gao, Marso 12, 2021, Mga komunikasyon ng kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41467-021-21946-2

Ang proyekto ay suportado ng Center for Integrated Nanotechnology ng Los Alamas National Laboratory sa Los Alamos, New Mexico, pati na rin ang South Carolina Research Office.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

82% ng Mga Tao na Na-ospital Sa COVID-19 Bumuo ng Mga Neurological Problems

Isinasaalang-alang ang tomography ng utak. Ang mga pasyente na may mga karamdaman na nagpapahiwatig ng neurological ay kasangkot COVID-19 anim na beses na mas malamang...

“Gobsmacked” – Ang Melanie Wood ng Harvard ay Naging Unang Babae na Nanalo ng $ 1M Waterman Award sa Math

Si Melanie Wood ang unang babaeng nanalo ng isang Waterman Award sa matematika. Kredito: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer Kinikilala para sa mga...

Bagong Pagong na Natagpuan sa Huling Cretaceous ng Madagascar

Ang pagbabagong-tatag ng buhay ng Sahonachelys mailakavava, umaatake sa Madagascan na palaka tadpoles na si Belzebufo ay nagprotesta gamit ang isang espesyal na diyeta...

Natuklasan ng mga siyentista na ang loob ng Saturn – ang makapal na layer ng helium – ay nakakaapekto sa magnetic field ng mga...

Ang magnetikong patlang ni Saturn na nakikita sa itaas. Credit-Ancate Barrick / Jones Hopkins University Ginagaya ng mga mananaliksik ang mga kondisyong kinakailangan para...

Lumilikha ang mga mananaliksik ng cybersecurity ng mas mahusay na kanaryo – gamit ang AI upang lumikha ng pekeng mga dokumento

Ang bagong artipisyal na sistema ng katalinuhan ay lumilikha ng mga pekeng dokumento upang linlangin ang mga kalaban. Sa panahon ng World War II, ang...

Newsletter

Subscribe to stay updated.