Detta är en POV stråle ritning av en liten del av gallret i en imaginär perovskit. De röda atomerna är syreanjoner medan den gröna atomen representerar den större katjonen, och den blå centralatomen den mindre katjonen, vanligtvis med ett högre oxidationstillstånd. Jag skapade denna fil genom att skriva en XYZ-fil med ett kalkylblad efter att ha läst Cotton och Wilkinson, detta redigerades med textredigeraren för ORTEP. ORTEP användes för att skriva pov -filen, sedan användes POVray för att rita den. Upphovsman:Wikimedia Commons.
Fysiker vid Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) har bevisat att inkommande ljus får elektronerna i varma perovskiter att rotera, vilket påverkar riktningen för flödet av elektrisk ström. De har således funnit nyckeln till en viktig egenskap hos dessa kristaller, som kan spela en viktig roll i utvecklingen av nya solceller. Resultaten har nu publicerats i Förfaranden från National Academy of Sciences .
Solen är en viktig källa till förnybar energi. Dess strålningsenergi ger värme, och solljus kan omvandlas till el tack vare solceller. Perovskiter, kristallina föreningar som enkelt kan tillverkas med kemiska processer, anses vara ett lovande material för solceller. Under laboratorieförhållanden, prototyper har uppnått överraskande effektivitetsnivåer.
Det finns lite kunskap om varför perovskiter är så kraftfulla. "Två faktorer är avgörande för att generera elektrisk energi kostnadseffektivt från solljus, "säger doktor Daniel Niesner från ordföranden för solid state -fysik vid FAU." Å ena sidan, ljuset måste väcka så många elektroner som möjligt i ett så tunt lager som möjligt. På den andra, elektronerna måste kunna flöda så fritt som möjligt till elektroderna som tar upp strömmen. "
Forskare misstänker att perovskiter utnyttjar elektronens rotation särskilt bra för effektivt strömflöde. "Varje elektron har snurr, liknande den inneboende rotationen av en biljardboll, "förklarar Niesner." Som det är med biljardbollar, där vänster eller höger snurr när de träffas med cue leder till en böjd bana på bordet, forskare har misstänkt att rotation och framåtgående rörelse i elektroner i perovskiter också kan kopplas. "
Ordnad atomstruktur
Fysiker vid FAU i Erlangen har nu bekräftat denna misstanke för första gången. I deras experiment, de använde en laser vars ljus också har snurr eller rotationsriktning. Resultatet:Om en kristall utsätts för ljus med ett vänster snurr, elektronerna rör sig till vänster. Om ljusets riktning är omvänd, elektronströmmens riktning vänder också. "Experimenten visar tydligt att elektronernas rotationsriktning och strömningsriktningen är kopplad."
Tills nu, forskare förmodade att atomstrukturen hos perovskiter var alltför 'ordnad' för sådant beteende. I själva verket, experiment med kylda perovskitkristaller visar endast en mycket svag länk mellan elektronernas rotationsriktning och strömningsriktningen. "Detta förändras, dock, när kristallerna upphettas till rumstemperatur eftersom atomernas rörelse leder till fluktuerande avvikelser i den högordnade strukturen, "Säger Nieser." Värmen möjliggör kristaller av perovskit att länka rotationsriktningen och flöde av elektronerna. En "normal" kristall kunde inte göra det. "
Upptäckten av sambandet mellan värme och snurr i elektroner innebär att FAU -forskarna har avslöjat en viktig aspekt av det ovanliga strömflödet i perovskiter. Deras arbete kan bidra till att förbättra förståelsen för dessa kristallers höga energieffektivitet och att utveckla nya material för solceller i framtiden.
