تتحد المواد ثنائية الأبعاد ، وتصبح مستقطبة وتؤدي إلى التأثير الكهروضوئي

أبريل 02, 2021

لأول مرة ، اكتشف الباحثون طريقة للحصول على القطبية والسلوك الكهروضوئي من بعض المواد غير الضوئية والمسطحة ذريًا (2D). المفتاح يكمن في الطريقة الخاصة التي يتم ترتيب المواد بها. يختلف التأثير الناتج عن التأثير الكهروضوئي السائد في الخلايا الشمسية وربما يكون متفوقًا عليه.



تعتبر الطاقة الشمسية تقنية أساسية في الابتعاد عن الوقود الأحفوري. يبتكر الباحثون باستمرار وسائل أكثر كفاءة لتوليد الطاقة الشمسية. والعديد من هذه الابتكارات تأتي من عالم أبحاث المواد. يهتم الباحث المشارك توشيا إيديو من قسم الفيزياء التطبيقية بجامعة طوكيو وفريقه بالخصائص الكهروضوئية للمواد ثنائية الأبعاد والواجهات حيث تلتقي هذه المواد.


قال إيديو: "في كثير من الأحيان ، تظهر واجهات المواد ثنائية الأبعاد المتعددة خصائص مختلفة عن البلورات الفردية وحدها". "لقد اكتشفنا أن مادتين محددتين لا تظهران في العادة أي تأثير كهروضوئي يفعلان ذلك عند تكديسهما بطريقة خاصة للغاية."


المادتان هما سيلينيد التنجستن (WSe2) والفوسفور الأسود (BP) ، وكلاهما لهما هياكل بلورية مختلفة. في الأصل ، كلتا المادتين غير قطبية (ليس لها اتجاه مفضل للتوصيل) ولا تولد تيارًا ضوئيًا تحت الضوء. ومع ذلك ، وجد Ideue وفريقه أنه من خلال تكديس أوراق WSe2 و BP معًا بالطريقة الصحيحة ، أظهرت العينة استقطابًا ، وعندما تم إلقاء الضوء على المادة ، فإنها تولد تيارًا. يحدث التأثير حتى إذا كانت منطقة الإضاءة بعيدة عن الأقطاب الكهربائية في أي من طرفي العينة ؛ هذا يختلف عن كيفية عمل التأثير الكهروضوئي العادي.

تحت إضاءة الليزر ، تولد المادة ذات الطبقات تيارًا. الائتمان: © 2021 Ideue et al.

مفتاح هذا السلوك هو الطريقة التي يتم بها محاذاة WSe2 و BP. يحتوي الهيكل البلوري لـ BP على تناظر عاكس أو مرآة في مستوى واحد ، بينما يحتوي WSe2 على ثلاثة خطوط من تناظر المرآة. عندما تتم محاذاة خطوط التماثل للمواد ، تكتسب العينة قطبية. هذا النوع من تكديس الطبقات عمل دقيق ، لكنه يكشف أيضًا للباحثين عن خصائص ووظائف جديدة لا يمكن التنبؤ بها بمجرد النظر إلى الشكل العادي للمواد.


قال إيديو: "يتمثل التحدي الأكبر بالنسبة لنا في إيجاد مزيج جيد من المواد ثنائية الأبعاد ذات كفاءة أعلى في توليد الكهرباء وأيضًا دراسة تأثير تغيير زوايا الأكوام". "لكن من المجزي جدًا اكتشاف خصائص ناشئة لم يسبق لها مثيل للمواد. نأمل أن يتمكن هذا البحث يومًا ما من تحسين الألواح الشمسية. نود استكشاف المزيد من الخصائص والوظائف غير المسبوقة في المواد النانوية."

مشاركة

ليست هناك تعليقات:

جميع الحقوق محفوظة لــ medeshinews