Ученые Национальной лаборатории Лос-Аламоса были синтезированы магнитно-легированных квантовых точек, которые захватывают кинетической энергии электронов создается ультрафиолетовое излучение, прежде чем он теряется в виде тепла.
«Это открытие может потенциально включить Роман, высоко-эффективные солнечные батареи, фотоэлементы, фотокатоды и свет, управляемые химические реакции», — сказал Виктор Климов, ведущий исследователь проекта в лаборатории квантовой точки.
В стандартных солнечных батарей, большое количество солнечной энергии теряется в виде тепла. Этих отходов происходит из-за отсутствия эффективных подходов для захвата кинетической энергии «горячих» электронов, генерируемых фотонов в зеленом ультрафиолетовую часть светового спектра Солнца. Проблема в том, что горячие электроны теряют энергию очень быстро из-за взаимодействия с кристаллической решеткой, что приборы сделаны, ведущих к вибрации, известных как фононы. Этот процесс обычно происходит в несколько пикосекунд (одну триллионную секунды).
Предыдущие попытки захвата горячих носителей энергии используют передачи кинетической энергии от источника энергии горячих электронов в неподвижной, с низким уровнем энергии электрон возбуждая его токопроводящей государства. Этот эффект, известный как умножение перевозчика, удваивает количество электронов вклад в фототок, который может быть использован для повышения эффективности солнечных батарей. В большинстве обычных материалов, однако потери энергии на фононах опережать повышение энергетической умножения перевозчика.
В их исследование, опубликованное сегодня в природе нанотехнологий, исследователи демонстрируют, что включение магнитных ионов в квантовых точках может значительно увеличить полезную, производства энергии взаимодействия, так как они становятся быстрее, чем расточительно рассеяния фононов.
Для реализации этих идей, исследователи подготовили марганец-легированных квантовых точек на основе селенида кадмия. «Фотон поглощен селенида кадмия квантовых точек создает электронно-дырочных пар или экситонов», — сказал Климов.»Этот экситона быстро в ловушке примеси создают возбужденном состоянии, что сохраняет энергию подобно сжатой пружине. Когда второй фотон поглощается в квантовой точке, накопленная энергия освобождается и переносится на вновь созданный экситон повышая ее до высокого энергетического состояния. Высвобождение энергии от ионов марганца сопровождается перевернуть его магнитным моментом, известным как спин. Следовательно, этот процесс называется спин-обмен Оже передачи энергии».
Интересное наблюдение ученых Лос-Аламосской лабораторией был чрезвычайно короткого времени спин-обменного взаимодействия шнека — примерно одну десятую пикосекунды. К их удивлению, эти взаимодействия были быстрее, чем эмиссия фононов, которые, как правило, считается, что самый быстрый процесс в полупроводниковых материалах. Чтобы доказать, что новый эффект может бить фонон-помогать охлаждать, исследователи Лос-Аламоса показал, что правильно спроектированная магнитно-легированных квантовых точек позволило им для извлечения горячих электронов создается ультрафиолетовый фотон, прежде чем он теряет энергию на нагрев кристаллической решетки.
Эти парадигму выводов откроются замечательные возможности для использования спин-обменные процессы Оже в современных систем для повышения эффективности солнечных клетки или за рулем необычных фотохимических реакций. Интересные возможности также предусмотрено в зонах высок-чувствительность, высокая скорость обнаружения света и новые типы света управляемых источников электронов.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!