Определены характеристики поляронов

19.01.2021

Исследователи из Национальной лаборатории линейных ускорителей SLAC Стэнфордского университета использовали один из имеющихся в их распоряжении рентгеновских лазеров для того, чтобы отследить процесс возникновения и формирования так называемых поляронов, а также измерить основные характеристики этих образований. Поляроны - это деформации кристаллической решетки материала, которые возникают вокруг движущихся свободных электронов и исчезают без следа спустя триллионные доли секунды. Несмотря на столь короткую "продолжительность жизни", эти деформации, по предположениям ученых, затрагивают некоторые свойства материала и изменяют его поведение, в частности, реакцию на фотоны света, что особенно сильно проявляется в материалах, относящихся к классу перовскитов.

Перовскиты - это прозрачные материалы, название которых унаследовано от перовскита, прозрачного минерала естественного происхождения. Около десяти лет назад было замечено, что включение материалов этого класса в состав солнечных батарей позволяет значительно увеличить коэффициент преобразования света в электричество. Однако, работа с этим материалам вызывает массу проблем, эти материалы нестабильны, они деградируют и быстро разрушаются под воздействием воздуха, также они содержат в своем составе свинец, токсичный металл, контакта которого с окружающей средой не стоит допускать лишний раз.

Но именно в кристаллах перовскита, синтезированного в одной из лабораторий Стэнфордского университета, первый раз были замечены поляроны. Ученые использовали для этого источник LCLS (Linac Coherent Light Source), самый мощный и быстрый рентгеновский лазер на свободных электронах, который способен обеспечить съемку внутри материалов практически с атомарной разрешающей способностью и запечатлеть движения атомов на временной шкале в миллионную долю от миллиардной доли секунды.

Во время эксперимента кристалл перовскита освещался светом обычного лазера, за импульсом которого сразу же следовал синхронизированный импульс рентгеновского лазера, который и позволил увидеть реакцию образца материала на свет. Было установлено, что материал начинает реагировать на свет с задержкой, измеряющейся десятками триллионных долей секунды. А реакция материала заключается в начале формирования поляронных деформаций, которые сначала имеют размер, сопоставимый с расстоянием между двумя соседними атомами в кристаллической решетке, а затем быстро расширяются до диаметра около 5 миллиардных долей метра, что приблизительно соответствует ширине 10 атомных слоев. При этом, процесс формирования полярона очень быстр, он происходит всего за несколько пикосекунд.

Повышенный интерес со стороны ученых к данному явлению объясняет то, что поляроны могут быть именно той причиной, почему солнечные батареи, изготовленные из гибридных перовскитов, демонстрируют присущую им высокую эффективность. И знание того, как эти деформации кристаллической решетки формируются, развиваются, плюс знание их параметров, таких, как форма, размер и время существования, позволят ученым найти ответы на множество вопросов, что, в свою очередь, в будущем сделает область солнечной энергетики более эффективной и рентабельной с экономической точки зрения.

<< Назад: Очиститель воздуха Huawei Smart Life Air Purifier 1Pro 19.01.2021

>> Вперед: Типы любопытства 19.01.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Смартфон OnePlus Ace 5 с функцией обходной зарядки 06.12.2024

OnePlus Ace 5, новейший смартфон от OnePlus, выходит на рынок с функцией, которая может стать революцией для мобильных геймеров и активных пользователей - поддержкой обходной зарядки. Эта технология позволяет смартфону получать питание непосредственно от зарядного устройства, минуя аккумулятор. Такой подход помогает уменьшить нагрев устройства, особенно во время длительных игровых сессий, и продлить срок службы аккумулятора. Обходная зарядка - это технология, при которой энергия от зарядного устройства напрямую питает смартфон, обходя аккумулятор. Это особенно актуально для устройств, которые работают под высокой нагрузкой, так как снижает риск перегрева и замедления работы процессора. В отличие от стандартной зарядки, аккумулятор в этот момент не участвует в питании устройства, что также предотвращает его износ при интенсивной эксплуатации. Игровые смартфоны часто сталкиваются с перегревом из-за высокой производительности и длительных сессий. OnePlus Ace 5, ориентированный на ге ...>>

Двигатель на квантовой запутанности 06.12.2024

Квантовая запутанность - одно из самых удивительных явлений в физике, при котором две частицы остаются взаимосвязанными независимо от расстояния между ними. Еще в свое время Альберт Эйнштейн называл это явление "жутким действием на расстоянии". Сегодня же ученые находят способы применения запутанности для создания новых технологий, таких как квантовые двигатели. Физики из Китайской академии наук разработали уникальный квантовый двигатель, работающий на основе запутанности атомов кальция. Этот двигатель действует по четырехтактному циклу, схожему с работой обычного теплового двигателя. На первом этапе атомы поглощают фотоны лазера, затем расширяются и соединяются с квантовой нагрузкой. После этого следует сжатие и завершение цикла. Однако вместо тепла, используемого в классических двигателях, китайские ученые применили разницу в уровнях запутанности для создания движения. Исследования показали, что чем выше степень квантовой запутанности, тем больше энергии можно преобразовать в п ...>>

Два типа смеха: от эволюции к современности 05.12.2024

Смех - это универсальный феномен, который играет ключевую роль в человеческой коммуникации. Но каковы его истоки и разновидности? Исследование под руководством Розы Камилоглу из Свободного университета Амстердама выявило, что существует два основных типа смеха: вызванный юмором и спровоцированный физическим воздействием, таким как щекотка. Эти открытия проливают свет на эволюционные корни смеха и его значение в человеческой жизни. Для анализа смеха исследователи собрали 887 видеороликов с YouTube, фиксирующих спонтанные проявления этого явления. Каждый видеоролик был классифицирован в зависимости от причины смеха: от щекотки и словесных шуток до неожиданных ситуаций, таких как использование соли вместо сахара. Ученые использовали 70% этих данных для обучения алгоритма машинного обучения, чтобы научить его классифицировать разные типы смеха, а оставшиеся 30% - для проверки работы алгоритма. Алгоритм анализировал акустические характеристики смеха, включая громкость, ритм и частоту, ...>>

Расчитана стоимость астероидов 05.12.2024

Идея добычи полезных ископаемых на астероидах долгое время казалась фантастической и исключительно прибыльной. Однако новое исследование, проведенное при поддержке американского стартапа AstroForge, предлагает более взвешенный взгляд на экономический потенциал космического горнодобывающего сектора. Ученые развенчивают мифы о фантастических богатствах и подчеркивают перспективы и вызовы этой индустрии. Одним из ярких примеров завышенных ожиданий стал астероид Психея, которому приписывают стоимость в десять квинтиллионов долларов. Однако новое исследование утверждает, что такие оценки далеки от реальности. Эксперты предлагают более детализированный подход к анализу астероидных ресурсов, деля их на две основные категории в зависимости от экономической целесообразности добычи. Первая категория включает редкие и дорогие платиновые металлы, такие как родий, платина и палладий. Эти элементы имеют высокую рыночную стоимость и активно используются в производстве электроники, медицинского ...>>

Облепиха помогает быть стройным и здоровым 04.12.2024

Облепиха, признанная новым "суперфудом", активно привлекает внимание диетологов и ученых. Эти ярко-оранжевые ягоды, растущие на неприхотливых кустарниках, сочетают в себе богатство питательных веществ и широкий спектр полезных свойств. Новейшие исследования подтверждают, что облепиха помогает в борьбе с ожирением и диабетом, а также оказывает мощное антиоксидантное действие. Несмотря на кислый и слегка горьковатый вкус, облепиха - настоящий кладезь витаминов и микроэлементов. Ягоды содержат высокую концентрацию витамина C, который укрепляет иммунитет, а также редкие жирные кислоты омега-7, полезные для обмена веществ и здоровья кожи. Эти свойства делают облепиху не только вкусным дополнением к рациону, но и эффективным природным средством для поддержания стройной фигуры. Ученые из Мемориального университета Ньюфаундленда Ферейдун Шахиди и Ренан Даниэльские провели исследование, показавшее, что облепиха содержит уникальные биологически активные соединения: фенольные кислоты, флаво ...>>

Случайная новость из Архива Прибор, управляющий сновидениями 24.04.2018 Исследователи медиалаборатории Массачусетского технологического института в США разработали прибор Dormio, который предназначен для увеличения продолжительности гипнагогии (микроснов) - промежуточного состояния между сном и бодрствованием. По мнению ученых, пребывание человека в долгом микросне может улучшить его творческие способности. В состоянии гипнагогии человек может испытывать слуховые, зрительные и тактильные галлюцинации, однако чаще всего переживания между сном и бодрствованием не запоминаются. Dormio испытали на шести добровольцах. Изначально оно состояло из микроконтроллера Arduino, установленного на перчатке с датчиком давления, и электроэнцефалографа (ЭЭГ). Испытуемый, прежде чем заснуть, сжимал ладонь в перчатке в кулак, надавливая на датчик. В то же время ЭЭГ регистрировал активность головного мозга. Когда человек засыпал, датчики посылали сигнал роботу Jibo, который произносил фразу "Не забудьте подумать о кролике" или "Не забудьте подумать о вилке". Чтобы предотвратить более глубокое погружение в сон, робот произносил имя добровольца и фразу "Вы засыпаете". В новой версии Dormio ЭЭГ заменили на датчик частоты сердечных сокращений, Jibo - на приложение в смарфтоне, а датчик давления - на сенсор, отслеживающий напряжение мышц. В состоянии гипнагогии испытуемые отвечали на вопросы робота, который записывал их ответы. Результаты эксперимента показали, что хотя не все добровольцы запомнили ответы, они видели образ того, о чем им предлагалось подумать. По словам ученых, это значит, что в их распоряжении есть работоспособная система контроля микроснов. Во второй части эксперимента добровольцев попросили сочинить историю с ключевым словом, которое они услышали в состоянии гипнагогии. История должна была быть основанной на увиденном в микросне. Чем оригинальнее был рассказ, тем больше баллов получал участник. Использование Dormio способствовало более творческому подходу к задаче, и пять из шести добровольцев набрали больше баллов, чем в контрольном тесте.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2024