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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Разбрасыватель минудобрений Rauch Axis 55 15.07.2026

Немецкая компания Rauch, известная своими высокоточными сельскохозяйственными машинами, представила на выставке DLG Feldtage новый флагманский разбрасыватель минеральных удобрений Axis 55. Эта модель пришла на смену предыдущей версии Axis 50.2 и стала самой крупной в актуальной линейке производителя после выхода более компактной Axis 25 в прошлом году. Новая машина сочетает в себе повышенную производительность, расширенный диапазон рабочих ширин и усовершенствованные системы контроля внесения. Одной из главных технических особенностей Axis 55 стала значительно увеличенная максимальная производительность внесения - до 675 кг удобрений в минуту. Это на 30 % больше по сравнению с предшественником. Благодаря такому показателю разбрасыватель способен обеспечивать норму внесения до 900 кг/га при рабочей ширине 36 метров и скорости движения машины 25 км/ч. При этом устройство сохраняет возможность работы с очень низкими нормами внесения, например, при распределении гранул против улиток, бе ...>>

Антоцианы черники: природная защита для зрения в темноте 14.07.2026

Специалисты все активнее изучают влияние растительных веществ на здоровье глаз. Особое внимание привлекают антоцианы - природные пигменты, которые придают яркую окраску многим ягодам и овощам. Новые данные показывают, что эти соединения способны не только защищать клетки глаз от окислительного стресса, но и ускорять восстановление родопсина - ключевого пигмента, отвечающего за способность видеть в условиях низкой освещенности. Антоцианы содержатся в большом количестве в чернике, голубике, ежевике, черной смородине, а также в краснокочанной капусте и некоторых других красных, синих и фиолетовых продуктах. Эти вещества обладают мощными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Они помогают нейтрализовать активные формы кислорода, которые повреждают клетки сетчатки и способствуют развитию хронического воспаления. По данным исследователей, антоцианы оказывают комплексное положительное влияние на зрительную систему. Они улучшают микроциркуляцию крови в сетчатке, поддержива ...>>

Случайная новость из Архива Гибридный генератор для энергии днем и ночью 28.11.2024 Главная проблема солнечной энергетики - невозможность выработки энергии в темное время суток. Исследователи из Малайзийского университета мультимедиа предложили новое решение: гибридную систему, объединяющую фотоэлектрические солнечные панели (PV) с термоэлектрическими генераторами (TEG). Днем солнечные панели вырабатывают энергию традиционным способом, преобразуя солнечный свет в электричество. Ночью же в дело вступает термоэлектрический генератор, использующий разность температур между поверхностью панели и окружающей средой. Этот процесс, известный как радиационное охлаждение, позволяет системе вырабатывать электроэнергию даже в отсутствие солнца. Для проверки эффективности системы исследователи провели серию экспериментов с различными размерами TEG. Были протестированы элементы размером 3x3 см, 4x4 см и два соединенных последовательно TEG 4x4 см. TEG 3x3 см при температурной разнице в 55 °C вырабатывал до 0,9 мВт мощности. TEG 4x4 см генерировал до 3,8 мВт. Два соединенных TEG 4x4 см достигали 7,7 мВт при тех же условиях. Максимальное напряжение и ток для каждого из размеров также увеличивались с ростом площади генераторов: Для 3x3 см пиковое напряжение составило 114,9 В, ток - 8,67 А. Для 4x4 см - 180,2 В и 21,5 А. Для двух TEG 4x4 см - 340,4 В и тот же ток в 21,5 А. Система обладает умеренной мощностью, подходящей для небольших бытовых приборов: зарядки телефонов, работы ноутбуков, светодиодного освещения и маршрутизаторов. На крыше площадью 140 м2 термоэлектрические генераторы могут дополнительно производить около 375 Вт энергии ночью. Разработка решает ключевую проблему солнечной энергетики - прекращение выработки энергии ночью. Такая гибридная система может стать незаменимой в районах, где доступ к электрической сети ограничен или дорогостоящ. Возможность масштабирования позволяет значительно увеличить объемы вырабатываемой ночью энергии при наличии достаточно большой площади установки. Новая гибридная технология, разработанная малайзийскими учеными, открывает перспективы для круглосуточной генерации возобновляемой энергии. Объединение солнечных панелей и термоэлектрических генераторов делает систему более универсальной и продуктивной, предоставляя энергию как днем, так и ночью. Это решение не только улучшит эффективность использования солнечной энергии, но и станет шагом к более устойчивому и энергобезопасному будущему.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026