(Phys.org)—Ett LANL-team och medarbetare har gjort framsteg i förståelsen av hur kolnanorör flyttar laddningar som skapas av ljus. Forskningen har applikationer för billiga, helt kolbaserade solceller och ljusdetektionselement. Deras arbete mäter excitontransport (excitoner är små energipaket som består av positiva och negativa laddningar) i kolnanorör vid rumstemperatur i en kolloidal miljö. En kolloid är ett ämne som är jämnt fördelat över ett annat ämne, vanligtvis med partiklar som är mellan 1 och 1, 000 nanometer i storlek. Den kolloidala miljöns natur påverkar transporten av laddningsneutrala excitoner längs ryggraden i ett kolnanorör.

Excitontransporten beskrivs som "störningsbegränsad, " vilket innebär att excitonpaketets rörelse är begränsad på grund av naturen hos den miljö som är fäst vid nanorörets yta. Excitoner kan bara gå bakåt och framåt eftersom de är begränsade till rörytan, liknar ett fartyg som färdas nerför en smal flod som inte kan vända utan bara kan gå in framåt eller bakåt. I detta system, excitonerna färdas några nanometer i varje riktning innan de backar.

Forskargruppen fann att arten av gränssnittet mellan röret och miljön runt det starkt påverkar effektiviteten av denna fram och tillbaka transport. Genom att kontrollera den kolloidala miljön för vissa faktorer (vissa kolloidala ämnen kan förbättra transporten), de föreslår att excitoner kan resa över en faktor fem längre än de annars skulle. I sina experiment, excitoner som färdas i kolnanorör som överstiger något annat känt material, och de gjorde det vid rumstemperatur.

Att förstå vilka faktorer som styr excitonflödet är viktigt för solcellsapplikationer där neutrala excitationer som produceras av solljus måste flyttas till ett gränssnitt där de kan separeras i positiva och negativa laddningar. Denna separation skapar en spänning som kan ladda ett batteri. Det ger också insikt i hur man skapar effektiva ljusinsamlingsmaterial.

Nanobokstäver publicerade denna forskning.