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新发现解决了田馨如长期以来关于光伏材料的争论

物理学 2021-12-20 23:59:07

作者劳拉·米尔萨普,艾姆斯实验室 埃姆斯实验室的科学家们发现了拉什巴效应的证据,他们使用每秒钟数万亿次的超强脉冲光来开启或同步材料样本中的量子运动“节拍”;第二束光用来“听”节拍,触发超快接收器来记录物质振荡状态的图像

学分:美国能源部,艾姆斯实验室 科学家们理论上认为,有机金属卤化物钙钛矿——一种用于太阳能电池和量子电子学的集光“奇迹”材料——非常有前途,这是由于一种未知但极具争议的机制,称为拉什巴效应

美国科学家

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能源部的艾姆斯实验室现在已经通过实验证明了这种效应在大块钙钛矿中的存在,利用微波短脉冲光来产生并记录这些材料中原子和电子的量子耦合运动的节奏,就像音乐一样

大约十年前,有机金属卤化物钙钛矿首次被引入太阳能电池

从那时起,人们就开始深入研究它们在光收集、光子学和电子传输设备中的应用,因为它们具有非常受欢迎的光学和介电特性

它们结合了传统无机光伏器件的高能量转换性能、低廉的材料成本和有机版本的制造方法

迄今为止的研究假设,这些材料非凡的电子、磁性和光学特性与拉什巴效应有关,拉什巴效应是一种控制磁性和电子结构以及电荷载流子寿命的机制

但是,尽管最近进行了激烈的研究和辩论,用于最有效的钙钛矿太阳能电池的大量有机金属卤化物钙钛矿中的拉什巴效应的确凿证据仍然非常难以捉摸

艾姆斯实验室的科学家发现了证据,通过使用太赫兹光,以每秒数万亿周期的速度发射的极强大的光脉冲,来开启或同步材料样本内的量子运动的“节拍”;第二束光用来“听”节拍,触发超快接收器来记录物质振荡状态的图像

这种方法克服了传统探测方法的局限性,传统探测方法不具备捕捉隐藏在材料原子结构中的拉什巴效应证据的分辨率或灵敏度

“我们的发现解决了拉什巴效应存在的争论:它们确实存在于块状金属卤化物钙钛矿材料中

艾姆斯实验室的高级科学家、爱荷华州立大学的物理学教授王继刚说

“通过操纵原子和电子的量子运动来设计拉什巴分裂带,我们实现了一个重大飞跃,从根本上发现了被随机局部波动所掩盖的效应,并为基于钙钛矿材料量子控制的自旋电子学和光伏应用带来了激动人心的机遇

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王;发表在《物理评论快报》上

王和他在艾姆斯实验室和爱荷华州立大学物理和天文系的合作者负责太赫兹量子拍频光谱、模型构建和密度泛函理论模拟

托莱多大学提供高质量的钙钛矿材料

声子谱模拟在中国科学技术大学进行

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