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.
| 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:
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.
|
Загрузка...