Skillbox


Исследователи из Университета Канзаса нашли еще одно применение для универсального материала графена — на этот раз, чтобы помочь укрепить развитие ультратонких и гибких, высокоэффективных солнечные батареи. Команда из факультета физики и астрономии университета соединила графен — один слой атомов углерода с высокой электропроводностью — с двумя другими атомными слоями: дислеенид молибдена (MoSe2) и дисульфид вольфрама (WS2).

Этот брак продлевает время жизни возбужденных электронов в графене в несколько сотен раз, тем самым расширяя энергетические возможности графена в качестве материала для выработки электроэнергии. Профессор Хуэй Чжао, возглавлявший исследование, сказал в выпуске Университета Канзаса. «Эти возбужденные электроны подобны студентам, которые встают со своих мест — после энергетического напитка, например, который активирует студентов, таких как солнечный свет, активирует электроны», — пояснил он. «Энергичные студенты свободно перемещаются в классе, подобном человеческому электрическому току», — добавил он.

Графен уже обладает отличным зарядово-транспортным свойством, а электроны движутся в графене со скоростью 1/30 от скорости света. Исследователи сказали, что это намного быстрее, чем другие материалы, что открывает возможность использования графена в солнечных батареях.

 графен фотогальванический "height =" 887 "width =" 1200 "style =" width: 500px; height: 370px "class =" media-element file-default "src = "https://www.designnews.com/sites/default/files/graphene_2.jpg" /> </td>
</tr>
<tr>
<td> <em> Исследователи из Университета Канзаса соединили графен-слой с двумя другими атомными слоями (дисульфид молибдена и дисульфид вольфрама), тем самым увеличивая время жизни возбужденных электронов в графене в несколько сотен раз. (Источник изображения: Мэтью Беллус) </em> </td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p> <strong> Краткая жизнь </strong> </p>
<p> Однако препятствием для применения графена в фотогальванических или фоточувствительных устройствах является ультракороткое время жизни возбужденных электронов в графене (со ссылкой на время, когда электроны остаются подвижными). В графене это время составляет только одну пикосекунду или одну миллионную одну миллионную долю секунды. </p>
<p> «Число электронов, или студентов нашего примера, которые могут способствовать текущему, определяется средним временем, когда они могут оставаться мобильными после того, как они освобождены светом», — сказал Чжао. «В графене электрон остается свободным только на одну пикосекунду. Это слишком мало для накопления большого количества мобильных электронов ». </p>
<div class='code-block code-block-3 ai-viewport-1 ai-viewport-2' style='margin: 8px 0; clear: both;'>
<!-- Yandex.RTB R-A-268541-2 -->
<div id=

Другими словами, он сказал, хотя легкое возбуждение может перемещать электроны в графене — и быстро перемещать их — они остаются мобильными в течение слишком короткого времени, чтобы внести свой вклад в генерацию электричества. Чжао, работающая с аспирантом Сэмюэлем Лейном, решила эту проблему, в основном принимая «стулья от постоянных студентов, чтобы им негде сидеть», — пояснил он. «Это заставляет электроны оставаться мобильными в течение времени, которое в несколько сотен раз больше, чем раньше».

По сути, исследователи разработали трехслойный материал, поставив один слой MoSe2, WS2 и графена друг на друга. Сохраняя аналогию с учениками, слои MoSe2 и графена действуют как две классные комнаты, в которых участвуют все сидящие, а средний слой WS2 действует как коридор, разделяющий две комнаты, пояснил Чжао. Когда свет поражает образец, он высвобождает некоторые из электронов в MoSe2.

«Им разрешено проходить через коридор WS2-уровня, чтобы войти в другую комнату, которая является графеном», — сказал он. «Тем не менее, коридор тщательно спроектирован так, что электроны должны покинуть свои места в MoSe2. Однажды в графене у них нет выбора, кроме как оставаться мобильным и, следовательно, способствовать электрическим токам, потому что их места больше не доступны для них ».

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:

  • Графен, используемый для повышения прочности, долговечности шпага паука для создания лучших композитов

  • Графен используется для разработки легкого материала в 10 раз сильнее, чем сталь

Исследователи продемонстрировали свою идею, используя ультракороткий лазерный импульс 0,1 пикосекунды для освобождения некоторых электронов в MoSe2. Затем они использовали другой ультракороткий лазерный импульс для наблюдения за этими электронами при движении к графену. Они обнаружили, что электроны движутся через «коридор» примерно в 0,5 пикосекунды (в среднем), а затем остаются мобильными в течение примерно 400 пикосекунд. Это представляет собой 400-кратное улучшение над одним слоем графена, которое исследователи также измеряли в своем исследовании.

Их эксперименты также подтвердили, что «места», оставшиеся в MoSe2, остаются незанятыми в течение того же количества времени. Это означает, что ученые, применяющие свой метод, могут контролировать это время, в зависимости от их применения, путем выбора разных слоев «коридора», сказал Чжао. Исследователи заявили, что работа, которую планируют продолжить исследователи, открывает путь для использования графена в новых фотогальваниках, потенциально добавляя генерацию солнечной энергии в растущий список приложений для графена.

Элизабет Монталбано — независимый писатель, который писал о технологии и культуре уже 20 лет. Она жила и работала профессиональным журналистом в Фениксе, Сан-Франциско и Нью-Йорке. В свободное время она любит заниматься серфингом, путешествиями, музыкой, йогой и кулинарией. В настоящее время она проживает в деревне на юго-западном побережье Португалии.

 Тихоокеанский дизайн и производство "src =" https://www.designnews.com/sites/default/files/D%26M%20Pacific%20logo_0_1.png "стиль = "border: 0px; width: 200px; height: 87px; float: left; margin: 5px" /> СОХРАНИТЬ ДАТА ДЛЯ ТИХООКЕАНСКОГО КОНСТРУКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА 2019! <br /> Pacific Design & Manufacturing, конференция в Северной Америке, которая связывает вас с тысячи профессионалов по передовому спектру дизайна и производства будут возвращены в конференц-центр Анахайма 5-7 февраля 2019 года. Не упустите свой шанс связаться и поделиться своим опытом с отраслевыми коллегами во время этого мероприятия can't-miss. Нажмите здесь, чтобы предварительно зарегистрироваться на мероприятие сегодня! </td>
</tr>
</tbody>
</table>
</pre>

<span class=
Go to Top

Поделитесь статьей!

close-link