Unugyada qorraxda ee aadka u dhuuban?

Unugyada qorraxda ee aadka u dhuuban?

Unugyada qorraxda aadka u dhuuban ayaa la hagaajiyay: 2D xeryahooda perovskite waxay leeyihiin walxaha ku habboon si ay uga hortagaan alaabooyinka waaweyn.

Injineerada Jaamacadda Rice waxay ku guuleysteen halbeegyo cusub oo naqshadeynta unugyada khafiifka ah ee atomiga ah ee ka sameysan semiconductor perovskites, iyagoo kordhinaya waxtarkooda iyagoo ilaalinaya awoodda ay u leeyihiin inay u adkeystaan ​​deegaanka.

Shaybaadhka Aditya Mohite ee Jaamacadda Rice ee George R Brown School of Engineering wuxuu ogaaday in iftiinka qorraxdu uu hoos u dhigo booska u dhexeeya lakabyada atomiga ee perovskite laba-geesoodka ah, oo ku filan inuu kordhiyo waxtarka sawir-qaadka ee walxaha ilaa 18%, taas oo ah horumar joogto ah. . boodbood fantastik ah ayaa lagu gaaray goobta waxaana lagu cabiray boqolkiiba.

"10 sano gudahood, wax ku oolnimada perovskite ayaa kor u kacday ilaa 3% ilaa in ka badan 25%," ayuu yiri Mohite. "Semiconductors kale waxay qaadan doonaan ilaa 60 sano si loo gaaro. Taasi waa sababta aan aad ugu faraxsanahay."

Perovskite waa iskudhis leh shabag cubic ah waana ururiye iftiin hufan. Awooddooda ayaa la ogaa sannado badan, laakiin waxay leeyihiin dhibaato: Waxay u beddeli karaan iftiinka qorraxda tamarta, laakiin iftiinka qorraxda iyo qoyaanka ayaa hoos u dhigi kara.

"Tignoolajiyada unugyada cadceedda ayaa la filayaa inay socoto 20 ilaa 25 sano," ayuu yiri Mohite, oo ah borofisar ku-xigeenka injineerinka kiimikada iyo biomolecular iyo sayniska agabka iyo nanoengineering. "Waxaan shaqeyneynay sanado badan waxaanan sii wadeynaa isticmaalka perovskites waaweyn oo aad waxtar u leh laakiin aan aad u xasilloonayn. Taas bedelkeeda, perovskites laba-geesoodka ah waxay leeyihiin xasillooni aad u fiican, laakiin ma ahan kuwo hufan oo ku filan in la dhigo saqafka.

"Dhibaatada ugu weyn ayaa ah in laga dhigo kuwo hufan oo aan wax u dhimin xasilloonida."
Injineerada Rice iyo la-hawlgalayaashooda oo ka socda Jaamacadda Purdue iyo Jaamacadda Waqooyi-galbeed, Los Alamos, Argonne iyo Brookhaven oo ka tirsan Waaxda Tamarta ee Shaybaadhka Qaranka ee Mareykanka, iyo Machadka Elektrooniga iyo Tignoolajiyada Dijital ah (INSA) ee Rennes, Faransiiska, iyo la-hawlgalayaashooda waxay ogaadeen in Qaar ka mid ah perovskites-ka laba-geesoodka ah, iftiinka qorraxdu wuxuu si wax ku ool ah u yareeyaa booska u dhexeeya atamka, kordhinta awoodda ay u leeyihiin inay qaadaan haddalka korontada.

"Waxaan ogaanay in markaad shido walxaha, aad u tuujiso sida isbuunyo oo aad ururiso lakabyada si aad u xoojiso wareejinta kharashka jihadaas," Mocht ayaa yidhi. Cilmi-baadhayaashu waxay ogaadeen in dhigista lakabka cations organic u dhexeeya iodide ee sare iyo hogaanka hoose ay kor u qaadi karto isdhexgalka ka dhexeeya lakabyada.

"Shaqadani waxay muhiimad weyn u leedahay daraasadda dawladaha xiisaha leh iyo kuwa quasiparticles, halkaas oo hal lakab oo lacag wanaagsan ah uu kan kale yahay, iyo kharashka xun ayaa dhinaca kale ah, wayna wada hadli karaan midba midka kale," ayuu yiri Mocht. "Kuwaan waxaa loo yaqaan 'excitons', waxaana laga yaabaa inay leeyihiin hanti gaar ah.

"Saamayntani waxay noo ogolaanaysaa in aan fahanno oo aan hagaajino isdhexgalkaas aasaasiga ah ee iftiinka-waxyaabaha iyada oo aan la abuurin heterostructures adag sida dichalcogenides birta kala-guurka ee 2D," ayuu yidhi.

Saaxiibada Faransiiska ayaa xaqiijiyay tijaabada nooc kombuyuutar ah. Jacky Even, borofisar ku takhasusay cilmiga fiisigiska ee INSA, ayaa yidhi: "Cilmi-baadhistani waxay siinaysaa fursad gaar ah oo lagu isku daro tignoolajiyada jilitaanka ab initio ee ugu horumarsan, cilmi baadhista agabka iyadoo la adeegsanayo tas-hiilaadka synchrotron qaran oo baaxad weyn, iyo sifada gudaha unugyada cadceedda ee hawlgalka. " "Warqaddani waxay qeexaysaa markii ugu horeysay sida ay ifafaale seepage si lama filaan ah u sii daayo dallacaadda hadda ee walxaha perovskite."

Labada natiijadoodba waxay muujinayaan in 10 daqiiqo ka dib soo-gaadhista sawir-qaadayaasha qorraxda ee xoogga qoraxda, perovskite-ka laba-geesoodka ah wuxuu hoos u dhacayaa 0.4% dhererkiisa iyo qiyaastii 1% kor ilaa hoos. Waxay caddeeyeen in saamaynta lagu arki karo 1 daqiiqo gudahood ka hoosaysa shanta cadceedda.

"Uma eka wax badan, laakiin 1% oo yaraada kala fogaanshaha shafka ah waxay sababi doontaa koror la taaban karo ee socodka elektaroonigga," ayuu yiri Li Wenbin, arday ka qalin-jabiyey Rice iyo la-hoggaanka qoraaga. "Cilmi-baadhisteenu waxay muujinaysaa in habka elektarooniga ah ee walxaha uu kordhay saddex laab."

Isla mar ahaantaana, dabeecadda muraayadda crystal waxay ka dhigaysaa walxaha u adkaysta hoos u dhaca, xitaa marka lagu kululeeyo 80 darajo Celsius (176 darajo Fahrenheit). Cilmi-baadhayaashu waxay sidoo kale ogaadeen in lattiku si dhakhso ah u nasto dib u habeyntiisa caadiga ah marka nalalka la damiyo.

"Mid ka mid ah soo jiidashada ugu weyn ee perovskites 2D waa in ay sida caadiga ah leeyihiin atamka organic ka shaqeeya sida caqabadaha qoyaanka, waa kulayl ahaan xasilloon, oo xalliya dhibaatooyinka socdaalka ion," ayuu yiri arday qalin jabiyay iyo la-hoggaanka qoraaga Siraj Sidhik. "3D perovskites waxay u nugul yihiin kuleylka iyo xasilloonida iftiinka, sidaas darteed cilmi-baarayaashu waxay bilaabeen inay dhejiyaan lakabyada 2D dusha sare ee perovskites-ka weyn si ay u arkaan inay ka faa'iideysan karaan labadaba.

"Waxaan u maleyneynaa, aan u bedelno 2D oo aan ka dhigno mid hufan," ayuu yidhi.

Si loo eego yaraanshaha walxaha, kooxdu waxay adeegsatay laba tas-hiilaad isticmaale oo ka tirsan Waaxda Tamarta ee Maraykanka (DOE) Xafiiska Sayniska: Isha Qaranka ee Synchrotron Light II ee Shaybaadhka Qaranka ee Brookhaven ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka iyo Shaybaadhka Sare ee Gobolka Waaxda Tamarta ee Maraykanka ee Argonne National Laboratory. Isha Photon (APS) Shaybaadhka.

Argonne physicist Joe Strzalka, la-qoraha warqadda, wuxuu isticmaalaa APS's raajada ultra-iftiin si uu u qabto isbeddellada qaabdhismeedka yaryar ee alaabta wakhtiga dhabta ah. Qalabka xasaasiga ah ee 8-ID-E ee iftiinka APS wuxuu u oggolaanayaa daraasadaha "shaqaynta", taas oo macnaheedu yahay daraasadaha la sameeyay marka qalabku uu ku dhaco isbeddelada heerkulka ama jawiga xaaladaha shaqada caadiga ah. Xaaladdan oo kale, Strzalka iyo asxaabtiisu waxay soo bandhigeen walxaha sawir-qaadka leh ee ku jira unugga qoraxda si ay u noqdaan iftiinka qorraxdu iyaga oo ilaalinaya heerkulka joogtada ah waxayna arkeen foosha yaryar ee heerka atomiga.

Sida tijaabada xakamaynta, Strzalka iyo la-qorayaashiisa waxay hayeen qolka mugdiga, waxay kordhiyeen heerkulka, waxayna arkeen saameynta lidka ku ah - ballaarinta alaabta. Tani waxay soo jeedinaysaa in nalka laftiisa, oo aan ahayn kulaylka uu dhaliyo, uu sababay isbeddelka.

"Isbeddelladan oo kale, waxaa muhiim ah in la sameeyo cilmi-baaris hawleed," ayuu yiri Strzalka. "Sida makaanikadaadu u rabto inuu ku socodsiiyo mishiinkaada si uu u arko waxa ka dhex socda, waxaan dhab ahaantii rabnaa inaan ka qaadno muuqaal beddelkan, ma aha hal sawir. Xarumaha sida APS ayaa noo ogolaanaya inaan tan samayno."

Strzalka wuxuu tilmaamay in APS ay ku socoto casriyeyn weyn si ay kor ugu qaaddo iftiinka raajada ilaa 500 jeer. Waxa uu sheegay in marka la dhammeeyo, alwaaxyada ifaya iyo kuwa degdega ah, qalabka wax baara ee fiiqan ay kordhin doonaan awoodda saynisyahannadu si ay u ogaadaan isbeddelladan oo leh dareen weyn.

Tani waxay ka caawin kartaa kooxda Bariiska inay hagaajiyaan walxaha si ay u helaan waxqabad wanaagsan. "Waxaan naqshadeyneynaa goobo iyo goobo si aan u gaarno waxtarka in ka badan 20%," ayuu yiri Sidhik. "Tani waxay bedeli doontaa wax kasta oo ku yaala garoonka perovskite sababtoo ah markaa dadku waxay bilaabi doonaan inay isticmaalaan 2D perovskite 2D perovskite / silicon iyo 2D / 3D perovskite taxane ah, taas oo keeni karta waxtarka ku dhow 30% Tani waxay ka dhigi doontaa ganacsigeeda mid soo jiidasho leh."