Teal Scott: Hogyan lehet fogyni (2021. február).
Az amerikai Ames Energiaügyi Minisztériumának kutatói továbbfejlesztett fotolumineszcenciájú germánium nanorészecskéket fejlesztettek ki, amelyek potenciálisan jobb anyagokat képeznek a napelemek és a képalkotó szondák számára. A kutatócsoport megállapította, hogy ón hozzáadásával a germánium nanorészecske magjához annak rácsszerkezete jobban illeszkedik a kadmium-szulfid bevonat rácsszerkezetéhez, amely lehetővé teszi a részecskék számára, hogy több fényt nyeljenek el.
"A fotovoltaikus anyagok esetében valószínűleg az abszorpciós fény az első rész, a második pedig a napenergia villamos energiává történő átalakítása" - mondta Emily Smith, az Ames laboratórium vezetője. - Tehát olyan anyagra vágyik, amely hatékonyan csinálja. A germániumnak vannak kívánatos tulajdonságai a fotovoltaikus anyagoknál, de sajnos nem veszi fel jól a fényt. "
A probléma része, hogy a germánium nanorészecskék külső felülete az idők folyamán megváltozik, főleg az oxidáció következtében. Javier Vela, az Ames laboratóriumának tudósai korábbi munkája azt találta, hogy a nanorészecskék bevonása - amelyet általában felszíni passzivációnak neveznek - javítja a nanorészecskék fényelnyelő képességét.
"Valójában nem vesszük el az abszorpciót" - magyarázta Smith. - A lumineszcenciát - a fotonabszorpció után átvitt fény mennyiségét - mérjük.
"Az a tény, hogy a német nem jól elnyeli a fényt, egyszerű módon azt mondhatja, hogy közvetett anyagról van szó" - teszi hozzá Smith - és megpróbálunk egyenes szalagot létrehozni, amely jobban elnyeli a fényt. "
A kutatási irodalom szerint az ón hozzáadása úgy tűnik, hogy javítja a germánium abszorpciós tulajdonságait. Az Ames laboratórium kutatói azonban azt tapasztalták, hogy még ón hozzáadásakor is a nanorészecskék felületi kezelést igényeltek. Megállapították azonban, hogy a felületi bevonat atomi szerkezete és a mag anyaga közötti kapcsolat tovább növelheti a fényelnyelés mértékét.
Az alkalmazott speciális módszert szekvenciális adszorpciónak és ionréteg-reakciónak vagy "SILAR" -nak hívják, amelyet néhány évvel ezelőtt először a IV.
"Sok éven át fejlesztjük a komplex mag/héj és más jól körülhatárolható nanorészecskék előállításához szükséges szakértelmet" - mondta Vela. "Az Emily Smith Csoporttal való együttműködésünk révén reméljük, hogy továbbra is képesek leszünk manipulálni és irányítani az energiaáramokat a nanométerben."
Az elektronmikroszkópos transzmisszió és a porröntgendiffrakciós vizsgálatok segítségével tanulmányozták a nanorészecskék és Ramánok szerkezeti jellemzőit, valamint a fotolumineszcenciás spektroszkópiák a rács törzs és a fotolumineszcens viselkedés számszerűsítésére, a csoport összefüggést talált a mag ónmennyisége és a rács között. a rácsrács a külső rácsig.
"Az atomok egy nagyon meghatározott helyen vannak a nanokristályos magban, és amikor a héjat a nanokristály köré viszik, a héj atomjai nem egyeznek pontosan a mag atomjaival" - mondta Smith. "Németország egyetlen, korábban használt anyagával a mag és a héj nem egyezett tökéletesen."
"Amikor a germánium- és ónrészecskéket tanulmányoztuk, azt javasoltuk, hogy jobban működjenek, mert az atomok távolsága jobban egyezik az általunk használt héjrétegek távolságával" - mondta. "Ily módon tökéletesebb héjat kap, amely kevésbé valószínű, hogy kémiai változásokat okozna a nanorészecske magjának felületén."
Ezen anyag felhasználásának másik lehetősége a fotovoltaikus elemek mellett az, hogy a mikroszkópia vagy képalkotás során a kutatóknak gyakran meg kell világítaniuk egy fehérjét vagy más tulajdonságot egy nanorészecske "szondával", hogy könnyebben lássák és tanulmányozzák.
A "nanokristályos mag/kadmium-szulfid mag/héj nanokristályok javított közeli infravörös fotolumineszcenciával" kutatás eredményei a Chemistry of Materials folyóiratban jelentek meg az American Chemical Society-ben.