Besisukantys, lankstūs kristalai yra raktas į naujų kraujo ląstelių atsiradimą

Pagrindinis investuotojas į tai, kaip šie halogeniniai perovskiai generuoja elektrą, tiesiogine prasme priklauso nuo to, kaip sukasi jų aštuonkampiai atominiai tinklai. Paskola ORNL / ill il Heman:

Tyrėjai parodė, kaip halogeninti perovskitų žirgų judesiai ir judesiai sukuria pageidaujamas atsinaujinančios energijos savybes.

Mokslininkai iš Duke’o universiteto atrado ilgai paslėptą molekulinę dinamiką, kuri suteikia pageidaujamų savybių pritaikyti šiluminę energiją liečiančiai medžiagų klasei, vadinamai halogenidiniais perovskitais.

Pagrindinis šių medžiagų kūrimo investuotojas – elektros energijos perdavimas priklauso nuo to, kaip susukti ir pasukti branduolinius tinklus pakabos pavidalu. Rezultatai padės medžiagų mokslininkams stengtis pritaikyti šių medžiagų chemines formules aplinkai nekenksmingiems kiaušiniams.

Rezultatai rodomi internete (2021 m. Kovo 15 d.) Žurnale Gamtos medžiagos,

„Labai domimasi halogeniniais perovskitais dėl energijos naudojimo, pavyzdžiui, fotoelektros, termoelektros, optoelektroninės radiacijos aptikimo ir emisijos. Visa pramonė yra nepaprastai aktyvi “, – sakė Olivier Deler,„ Duke “medžiagų mokslo docentas. “Nors mes suprantame, kad šių medžiagų minkštumą gali lemti jų elektroninės savybės, niekas iš tikrųjų nežinojo, kaip mūsų atrasti atominiai judesiai pateisina tas savybes.”

Perovskitai yra medžiagų klasė, kuri, tinkamai sujungus elementus, virsta kristaline struktūra, todėl jie ypač naudingi energijai naudoti. Jų gebėjimas sugerti šviesą ir efektyviai perduoti energiją daro juos bendru tikslu, pavyzdžiui, tyrėjams, kuriantiems naujo tipo kraujo ląsteles. Jie taip pat yra minkšti, panašūs į vientisą auksą, kuris yra lengvai dantytas, o tai leidžia toleruoti defektus, išvengti plyšių, kai susidaro plona plėvelė.

Tačiau vienas dydis tinka visiems, nes yra daugybė galimų receptų, galinčių sukurti perovskitą. Vienas iš paprasčiausių և ištirtų receptų susideda iš halogeno – chloro, fluoro ar bromo, suteikiant jiems halogeno perovskitų pavadinimą. Perovskitų kristalinėje struktūroje šie halogenai yra jungtys, jungiančios gretimus aštuonkampius kristalų motyvus.

Nors mokslininkai žinojo, kad šiuos pagrindinius taškus galima panaudoti kuriant perovskito savybes, niekam nepavyko suprasti, kaip jie leidžia aplinkinėms konstrukcijoms dinamiškai pasisukti, pasisukti ir sulenkti nesulaužant, nes „Jell-O“ forma smarkiai purtosi.

„Sunku eksperimentiškai identifikuoti šiuos struktūrinius judesius. Atrankos technika yra neutronų sklaida, kuri reikalinga nepaprastai daug pastangų atliekant duomenų analizę; labai nedaugelis žino Oliviero ir jo kolegų techniką “, – sako Volkeris Bloomas, hercogas,„ Duke “mechanikos inžinerijos profesorius. atlieka teorinį perovskitų modeliavimą, tačiau šiame tyrime nedalyvavo. “Tai reiškia, kad jie sugeba nustatyti pagrindines pagrindinių perovskitų medžiagų savybes, kuriomis kitu atveju nebūtų galima naudotis”.

Tyrimo metu Deleris ated bendradarbiavo su Argonne nacionaline laboratorija, Oak Ridge nacionaline laboratorija, Nacionaliniu mokslo ir technologijos institutu և Šiaurės vakarų universitetas, atraskite galimą struktūriškai paprasto, paprastai tiriamo halogeninio perovskito (CsPbBr3) molekulinę dinamiką.

Mokslininkai pradėjo nuo didelio centimetro masto halogeninio perovskito kristalo, kurį, kaip žinoma, sunku pasiekti. Pagrindinė priežastis, kodėl iki šiol nebuvo atliktas toks dinamiškas tyrimas. Tada jie iškeitė kristalą į neutronus Oak Ridge nacionalinėje laboratorijoje ir rentgeno nuotraukas Argonne nacionalinėje laboratorijoje. Matuodami, kaip neutronai և rentgeno spinduliai atsimuša į kristalus įvairiais kampais įvairiais laiko intervalais, mokslininkai tyčiojosi, kaip laikui bėgant juda jų sudedamieji atomai.

Patvirtinę matavimų interpretavimą kompiuterinėmis simuliacijomis, mokslininkai išsiaiškino, kiek iš tikrųjų aktyvi yra kristalinė gardelė. Aštuoni vienpusiai oktaedriniai motyvai, kuriuos sujungė bromo atomai, buvo užfiksuoti, kai jie buvo surinkti kartu plokščių pavidalo vietose, nuolat skystai lenkdamiesi pirmyn ir atgal.

„Kadangi atomai yra išdėstyti aštuoniakampiuose varikliuose, kurie bromo atomus skaido į sąnarius, jie galės laisvai suktis“, – sakė Deleris. „Bet mes nustatėme, kad būtent šie halogeniniai perovskitai yra daug„ neaktyvesni “nei kai kurie kiti receptai. Užuot tuoj pat grįžęs, arklys grįžta labai lėtai, daug labiau panašus į „Jell-O“ ar skystį nei į įprastą vientisą kristalą.

Deleris paaiškino, kad šis laisvo būdo molekulinis šokis gali suprasti daugelį pageidaujamų halogeninių perovskitų savybių. Jų „lankstumas“ neleidžia elektronams atsinaujinti į skyles, išstumiančias fotonus, o tai padeda jiems gauti didelius elektros energijos kiekius iš šviesos. Ir tai tikriausiai apsunkina šilumos energijos prasiskverbimą per kristalo struktūrą, o tai leidžia jiems gaminti elektrą iš šilumos, kai viena medžiagos pusė yra daug šiltesnė nei kita.

Kadangi tyrime naudojamas perovskitas CsPbBr3 yra vienas iš paprasčiausių receptų, tačiau jame jau yra struktūrinių ypatumų, būdingų plačiai šių junginių šeimai, Deleris mano, kad šios išvados greičiausiai nurodo daug halogeninių perovskitų. Pavyzdžiui, jis cituoja hibridinius organinius-neorganinius perovskitus (HOIP), kurie turi daug sudėtingesnius receptus, taip pat dvigubas be švino versijas, kurios yra ekologiškesnės.

„Šis tyrimas parodo, kodėl šio perovskito sritis yra ypatinga net ir paprasčiausiais atvejais“, – sakė Deleris. „Šie atradimai tikriausiai apima daug sudėtingesnius receptus, kuriuos šiuo metu tiria daugelis mokslininkų visame pasaulyje. “Kadangi jie rodo didžiules skaičiavimo duomenų bazes, mūsų aptikta dinamika gali padėti nustatyti, kurių perovskiečių ieškoti.”

Nuoroda. T. Lanigan-Atkins, X. Ei, MJ Krogstad, DM Pajerowski, DL Abernathy, Guangyong NMN Xu, Zhijun Xu, 4 D.-Y. Chungas, MG Kanatzidis, S. Rosenkranzas, R. Osbornas և O. Delaire’as, 2021 m. Kovo 15 d., Gamtos medžiagos,
DOI: 10.1038 / s41563-021-00947-y:

Šį tyrimą palaikė Energetikos departamentas (DE-SC0019299, DE-SC0019978, DE-AC02-05CH11231).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Netikėti pterozaurai lengvai galėjo skristi

Nuotraukoje pavaizduota Pterodaustro guinazui banda. Autorius: dr. Markas Wittonas Naujai suformuoti pterozaurai galėjo skristi, tačiau jų skraidymo įgūdžiai galėjo skirtis nuo suaugusiųjų pterozaurų. Pterozaurai -...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.