Fig. 1. Schematiskt diagram som illustrerar principen för spetsynkroniserad tidsupplöst elektrostatisk kraftmikroskopi. Upphovsman:Osaka University
Ett forskargrupp vid Osaka University har utvecklat en förbättrad metod för att producera mikroskopbilder som kan upptäcka snabba elektroner som zippar genom nanomaterial som används i solpaneler. Genom att applicera laserljus på enheten vid precis rätt tidpunkter, denna grupp uppnådde nanosekundtidupplösning för första gången samtidigt som förstoringen bibehölls. Detta arbete kan förbättra kvaliteten på fotovoltaiska material för enheter som solpaneler genom att hjälpa till att identifiera och eliminera ineffektivitet under tillverkningsprocessen.
Övervakningskameror finns överallt, och oerhört värdefullt för polisen när de försöker fånga tjuvar. Dock, kameror som bara spelar in en filmfilm per minut skulle vara värdelösa för att gripa snabba rånare som kan ta sig iväg på mindre än sextio sekunder. Solpaneler utnyttjar solens kraft när elektroner blir upphetsade till en högre energinivå, lämnar ett tomrum, eller "hål", Bakom. Dock, om en elektron rekombineras med ett hål innan den når elektroden, den skördade energin går förlorad, "rånar" enheten av kritisk effektivitet.
För närvarande tillgängliga mikroskopimetoder är för långsamma för att fånga de felaktiga i lagen. Så teamet i Osaka använde elektrostatisk kraftmikroskopi (EFM), där en liten, vibrerande cantilever -spetsen är känslig för elektriska laddningar som passerar under den. EFM är fortfarande vanligtvis för långsam för att titta på elektroner och hål i rörelse, men deras nyckelinnovation var att applicera synkroniserade laserpulser som träffade provet vid samma punkt i fribärningens oscillation. Genom att ändra fördröjningstiden mellan starten av cykeln och laserpulsen, de kunde skapa en film med ramar så snabbt som 300 nanosekunder. "Detta är första gången någon kunde kombinera nanosekundens upplösning utan att offra förstoring, säger huvudförfattaren Kento Araki.
Fig. 2. Tidsupplösta elektrostatiska kraftmikroskopi-bilder av organiska fotovoltaiska tunna filmer med två skikt. Ramsteget är 300 ns. Filmen indikerar tydligt att laddningen som genereras på ett överlager försvinner och dalen vid kanten av överlagret framstår som tidsutvecklingen efter pulsljusets excitation. Upphovsman:Osaka University
När forskarna undersökte "brottsplatsen", de kunde få videobevis för rekombination som det inträffade. Denna metod kan vara extremt användbar för att designa mer effektiva solpaneler genom att minska energiförlusterna på grund av rekombination. Enligt seniorförfattaren Takuya Matsumoto, "Forskningen är också potentiellt användbar för studier av katalysatorer eller batterier som är beroende av ljusaktivering."
Artikeln, "Tidsupplöst elektrostatisk kraftmikroskopi med spetsynkroniserad laddningsgenerering med pulserad laserexcitation, "publicerades i Kommunikationsfysik .
