Pažanga gali lemti greitesnę ir pigesnę energiją elektroniniam maitinimui

Iš kairės Panas Adhikari, Lawrence’as Colemanas և Kanishka Kobbekaduwa išlygina greituosius lazerius Fizikos ir astronomijos departamento UPQD laboratorijoje. Kreditas: Klemsono universitetas

Naudodamiesi lazerine spektroskopija fotofizikos eksperimente, Klemsono universiteto mokslininkai sulaužė naują pagrindą, kuris elektronikos valdymui gali padėti greičiau ir pigiau.

Šiuo nauju požiūriu, naudojant perovskitą, kuriame įmanomas sprendimas, siekiama pakeisti kasdienius daiktus, tokius kaip kraujo kūneliai, šviesos diodai, foto detektoriai išmaniuosiuose telefonuose ir kompiuterio lustai. Sprendimu sukurti perovskitai yra naujos kartos medžiagos kraujo ląstelių plokštėms ant stogų, rentgeno detektoriai medicininei diagnostikai ir šviesos diodai kasdieniam apšvietimui.

Tyrėjų grupę sudarė pora absolventų, vienas bakalauro studentas, kuriam vadovavo Mokslo kolegijos Fizikos ir astronomijos katedros greitųjų prietaisų fizikos grupės vadovas ian Yanbo Gao.

Bendras tyrimas buvo paskelbtas „High Impact Journal“ kovo 12 d Gamtos komunikacijos. Straipsnis pavadintas „Spąstų nešiotojų stebėjimas organinių metalų halogenidų perovskitų filmuose su greitaisiais laikinais, ypač aukštų energijos sprendimais“.

Pagrindinis tyrėjas buvo Gao, koncentruotos fizikos docentas. Tarp bendraautorių buvo aspirantė Kanishka Kobbekaduva (pirmasis autorius), UPQD grupė „Ban Adhikari“, taip pat Lawrence Coleman, vyresnioji kūno kultūros studentė.

Kiti autoriai iš Klemsono buvo Bowena fizikos profesorius Armėnijoje Appaarao Rao, svečias iš Kinijos Axianas Lu, dirbantis Gao vadovaujamas.

„Perovskite medžiagos yra skirtos optiniam naudojimui, tokios kaip kraujo ląstelės ir šviesos diodai“, – sako pirmasis mokslinio darbo autorius Kobbekaduwa. „Tai įmanoma, nes sintetinti yra daug lengviau nei dabartines silicio pagrindo kraujo ląsteles. Tai galima padaryti apdorojant tirpalą. Kita vertus, silicis turi turėti skirtingus metodus, kurie yra brangesni ir daug laiko atimantys “.

Tyrimo tikslas – pagaminti efektyvesnes, pigesnes ir lengviau gaminamas medžiagas.

Gao komandos naudotas unikalus metodas, naudojant greitą fotovoltinę spektroskopiją, ilgainiui leidžia skirti daug didesnę skiriamąją gebą nei daugelis įstrigusių terpių fizikos nustatymo metodų. Čia pastangos matuojamos svaro sekundėmis, tai yra viena trilijonoji sekundės dalis.

„Mes gaminame prietaisus naudodami šią (perovskito) medžiagą, lazeriais ją apšviečiame, stimuliuojame elektronus medžiagos viduje“, – sakė Kobbekaduva. „Ir tada, naudojant išorinį elektrinį lauką, mes sukuriame fotoelektrą. Išmatavę tą fotokopiją, mes iš tikrųjų galime pasakyti žmonėms šios medžiagos savybes. Mūsų atveju mes apibrėžėme įstrigusias būsenas, kurios yra materialūs defektai, kurie paveiks mūsų gaunamą srovę “.

Nustačius fiziką, tyrėjai gali nustatyti defektus, kurie galiausiai lemia medžiagų neefektyvumą. Kai defektai sumažinami arba neaktyvinami, tai gali padidinti efektyvumą, kuris gali būti kitų kraujo ląstelių prietaisų atveju.

Medžiagos kuriamos tirpalų procesais, pavyzdžiui, besisukančia danga ar rašalu, didėja netobulumų tikimybė. Šie žemos temperatūros procesai yra pigesni nei ypač aukštos temperatūros metodai, kurių metu gaunama gryna medžiaga. Bet mainai turi daugiau medžiagos trūkumų. Dviejų metodų subalansavimas gali reikšti aukštesnės kokybės, efektyvesnius prietaisus už mažesnę kainą.

Substrato mėginiai buvo išbandyti šaudant lazeriu ant medžiagos, siekiant nustatyti, kaip per ją sklinda signalas. Darbas su lazeriais apšviesti, rinkti ir rinkti mėginius skyrėsi nuo kitų eksperimentų, kuriuose nenaudotas elektrinis laukas.

„Analizuodami tą srovę, mes galime pamatyti, kaip elektronai juda, kaip jie išeina iš defekto“, – sakė ADIKAR UPQD grupė. „Tai įmanoma tik todėl, kad į mūsų įrangą įeina greito laiko skalės įtaisai, esantys po elektriniu lauku. Kai elektronas patenka į defektą, tie, kurie eksperimentuoja naudodami kitas technikas, negali jo pašalinti. Bet mes galime jį pašalinti, nes turime elektrinį lauką. Elektronai įkraunami po elektriniu lauku և juos galima perkelti iš vienos vietos į kitą. Mes galime analizuoti jų judėjimą iš vienos medžiagos taško į kitą “.

Tas gabenimas material medžiagų defektų poveikis jam gali turėti įtakos tų medžiagų սար jose naudojamų įtaisų veikimui. Visa tai yra keletas puikių atradimų, kuriuos studentai patiria vadovaudami savo mokytojui, sukurdami bangas, kurios sukels kitą didelį proveržį.

„Studentai ne tik mokosi. „Jie iš tikrųjų dirba tą darbą“, – sakė Gao. „Man pasisekė, kad turiu talentingų studentų, kurie, įkvėpti iššūkių ir idėjų, taps įtakingais tyrėjais. Visa tai yra keletas atradimų, kuriuos studentai daro vadovaudami savo pedagogams, sukurdami bangas, kurios sukels kitą didelį proveržį. Taip pat esame labai dėkingi Shreetu Shrestha և už jų tvirtą bendradarbiavimą su Wanyi Nie, kurie yra geriausi Los Alamoso nacionalinės laboratorijos medžiagų mokslininkai. “

Nuoroda. Kanishka Kobbekaduwa, Shreetu Shrestha, Pan Adhikari, Exian Liu, Lawrence Coleman, Jianbing Zhang, Ying Shi, Yuanyuan Zh Fu Yen, Yehon, F Apparao M. Rao, Hsinhan Tsai, Matthew C. Beard, Wanyi Nie և Jianbo Gao, kovo 12 d. , 2021 m. Gamtos komunikacijos,
DOI: 10.1038 / s41467-021-21946-2:

Projektą palaikė Integruotos nanotechnologijos centras Los Alamoso nacionalinėje laboratorijoje Los Alamose, Naujojoje Meksikoje, taip pat Pietų Karolinos tyrimų tarnyba.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Prognozuojama, kad ateivių rūšių padaugės 36% iki 2050 m

Egipto žąsis (Alopochen aegyptiaca), kilusi iš Afrikos, o dabar įsikūrusi Vidurio ir Vakarų Europoje. Autorius: profesorius Timas Blackburnas, UCL Tikimasi, kad šio amžiaus viduryje...

Dėl hormoninių vaistų neproliferaciniai baltymai gali išplisti koronavirusą ir sustabdyti ID-19 vystymąsi

Hormonų tyrimai gali sukelti AD-19 ginklų paplitimą. Kreditas: „Getty Images“ Naujas „Penny Medical“ tyrimas parodo, kaip anti-androgenai trukdo pagrindiniams receptoriams, reikalingiems virusų invazijai į...

Nuostabus „slapto“ objektyvo projektavimo metodas, kurį naudojo „mikrobiologijos tėvas“, rastas po 300 metų

Tai Van Leeuwenhoek mikroskopas. Autoriai: Utrechto universitetas / Rijksmuseum Boerhaave / TU Delft Mikroskopas, kurį Antoni van Leeuwenhoek naudojo novatoriškiems tyrimams atlikti, turi nuostabų...

Joninės sijos sudaro glaudžiai sujungtas „Qubits“ grandines.

Jonų pluoštai gali suformuoti glaudžiai suporuotas kvantinių bitų (kubitų) grandines, pagrįstas deimantų „azoto neturinčiais„ spalvų centrais “, skirtus naudoti kvantinės skaičiavimo aparatinėje įrangoje. ...

Tyrėjai kuria 3D atspausdintą želę biomedicininėms medžiagoms, minkštai robotikai

Hidrogelio medžiaga gaunama iš skirtingo dydžio dumblių dalelių. Paskola Orlino slėnis, NC valstybinis universitetas Dėl stiprumo ir lankstumo hidrogeliai sujungia du fizinius kiaušinius...

Newsletter

Subscribe to stay updated.