Naujo energijos konversijos ir kaupimo konkurento era

Dviejų matmenų medžiagų išskirtinių savybių derinys skatina tyrimus atskleisti naują puolėją.

Evoliucinės paieškos padėjo mokslininkams nuspėti mažiausią dvimatės (2D) medžiagos energijos struktūrą2P6, pasižyminčių tokiomis žymiomis savybėmis kaip struktūrinė anizotropija ir Januso geometrija.

Januso medžiagos – su dvigubo graikų dualumo dievo vardu – turi du skirtingas fizines savybes turinčius paviršius. Tai suteikia unikalių pranašumų, tokių kaip didelis saulės vandenilio efektyvumas.

Anizotropinės medžiagos turi skirtingas savybes, matuojant skirtingomis kryptimis. B atveju2P6, Jonų difuzija yra labai anizotropinė – funkcija, kuri gali būti naudinga įperkamame energijos kaupimo sprendime, pavyzdžiui, metalinėse jonų baterijose.

Pavyzdžiui, skirtingai nei fonas grafenas, kita 2D medžiaga, ši nauja medžiaga yra derinama juosta, leidžianti ją geriau naudoti elektroniniuose prietaisuose.

B2P6 struktūra

KAUST komanda naudojo naujausią evoliucinę paiešką ir pirmųjų principų skaičiavimus, kad nuspėtų B struktūrą2P6. Kreditas: © 2020 FOLDER

Udo Schwingenschlöglas, KAUST taikomosios fizikos profesorius ir daktaras Minglei Sun, atliko išsamų tyrimą, norėdamas rasti stabiliausią dvinarių junginių su boro ir fosforo atomais 2D kristalų struktūrą, kol jie pasieks B.2P6.

„Norėdami numatyti šią struktūrą, naudojome pažangiausias evoliucines paieškas ir pirmųjų principų skaičiavimus“, – sako Sun.

Remiantis biologine evoliucija, evoliucijos paieškos yra korinis metodas, kurio metu mokslininkai ieško kristalų struktūros tarp tūkstančių kandidatų. Naudodami šią struktūrą kaip įvadą į pirmųjų principų skaičiavimus, jie gali nustatyti fizines savybes pagal kvantinės teorijos principus.

„Išskirtinės anizotropijos ir Janus geometrijos savybės paskatino mus ieškoti 2D medžiagos, kuri sujungtų šiuos nuopelnus“, – aiškina Sun. Šis derinys leidžia įsigyti naujų savybių ir tuo pačiu plačiau pritaikyti.

Atliekant preliminarius tyrimus, B2P6 parodė didelį pažadą elektronikos ir energijos keitimo bei kaupimo programų srityje.

Naujoji medžiaga pasižymi dideliu šviesos absorbavimu, todėl ji yra naudinga gaminant švarų kurą, nes vanduo atskiriamas nuo fotokatalizės – procesas, kurio metu iš natūralios ar dirbtinės šviesos vandenilis gaunamas iš vandens. Jis yra efektyvesnis nei tradiciniai fotokatalizatoriai, daugiausia dėl mažo fotogeneruotų nešiklių rekombinacijos greičio.

„Tada mes tai pastebėjome2P6, fotogeneruotų nešiklių rekombinacija žymiai pašalina būdingą elektrinį lauką, kurį sukelia jo Janus struktūra “, – paaiškino Saulė. Tai reiškia, kad daugiau fotogeneruotų nešiklių dalyvaus skaidant vandenį į redoksines reakcijas. Nešioklės naudojimo efektyvumas yra 45,1 proc. “

Toliau Schwingenschlögl prognozuoja, kad mokslininkai „nuspės išskirtinesnes„ Janus 2D “anizotropinės medžiagos savybes ir pateiks eksperimentines rekomendacijas kolegoms“.

Nuoroda: “B2P6: Dvimatė Januso anizotropinė medžiaga. Su galimybe padalinti vandenį į fotokatalizės ir metalo jonų baterijas.„Minglei Sun ir Udo Schwingenschlögl 2020 m. Gegužės 27 d Medžiagų chemija.
DOI: 10.1021 / acs.chemmater.0c01536

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujų atradimų apie milijardus mikrobų pavertimą mūsų kūnu pavertimas įvairiomis ligomis

Įvairūs MIT tyrėjai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia žmogaus kūnu įvairiausių ligų gydymu. Įvairūs mokslininkai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia kūnu įvairiausių ligų...

MIT neurologai nustato hipokampo smegenų sąsają, koduojančią įvykių laiką

MIT neuromokslininkai nustatė, kad hipokampo CA2 regione esančios piramidinės ląstelės (žalios) yra atsakingos už kritinės informacijos saugojimą. Kreditas: „Tonegawa Lab“, redagavo „MIT News“ Išvados...

Vibruojančių molekulių naudojimas medžiagos bangų savybėms tirti

HD + molekuliniai jonai (geltonos ir raudonos taškų poros) jonų gaudyklėje (pilka) yra apšvitinti lazerio banga (raudona). Tai sukelia kvantinį šuolį pakeistų molekulių joninės...

Naujas dizainas pagerina naujos kartos perovskitų kraujo ląstelių efektyvumą

Autorius: Davidas L. Chandleris, Masačusetso technologijos institutas 2021 m. Vasario 27 d Šiame paveikslėlyje perovskito fotovoltai fone rodomi su atskirais perovskito kristalais, kurie rodomi kaip...

Naujas odos pleistras nuolat stebi širdies ir kraujagyslių sistemos signalus և biocheminius lygius

Šis minkštas, tamprus pleistras gali vienu metu kontroliuoti jo kraujospūdžio և biocheminį lygį. Paskola Wang laboratorija / San Diegas Kalifornijos universiteto, San Diego,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.