原子世界互换: Perovskite研究突破

多科技挑战可不费力解决,如果我们有能力实时观察原子和电子在材料内部运动halide Perovskites,一组矿物越来越多地用于各种技术,如太阳能电池和量子装置,物理家们相当长一段时间以来一直努力理解其非同寻常的光学特征。

由NuriYazdani和Vanessa Wood率领的一组研究人员ETH苏黎世和Aaron Lindenberg斯坦福与杜本多夫Empa同事一起, 研究纳米晶体内原子运动并分时解数十亿分之一秒,最近他们在科学杂志上发布发现自然物理.

yzdani表示:「Halide Perovskites对许多光电应用大有帮助”。在某些方面令人费解的是 各类材料如何能展示出 如此杰出的光电特性

Perovskites矿产品类型与calitanate相似(CatiO)₃原创百科夫斯基研究者知道当千兆字节吸光时 电子对高能极感兴奋Phonons集体振荡,类似于声波,晶体原子

常位处理原子学晶体固定化后,当光学引用电子导致大片晶体拉结时,再不可能实现这一点了,Yazdani解释研究者不得不回答的问题是: sprovskites电机如何改变晶体网状

取纳米晶体

研究者使用斯坦福国家加速实验室超快电子分片波束设施生成短脉冲只持续百分秒或百万分之百万分之一秒

微小约10纳米 分辨电子通过屏幕收集电子粒子行为像波浪,从物原子分解后,电子波会以建设性或破坏性方式干扰,视原子位置和偏差方向而定 — — 仿佛双片光线产生晶体结构小小变化也可以用这种方式测量

ETH研究人员利用 sLAC光束特征拍晶体结构相片光子:使用相同的激光生成光子并触发电子脉冲,他们能够控制光子运抵时间相对于电子的纳米晶体从数百分数分析中(十亿分之二)可以看到晶体云变形如何随时间演化

出奇增加对称

结果令研究者大吃一惊原期望水晶网格变形应可减少对称性取而代之的是,他们观察到向向增量对称性-电机略微整理出普罗夫斯基斜晶体结构

从模型计算中,他们能够推理出几股极电 — — 即绑定电极和正加注补缺 — — 能够合作理清网格。自此降低总能量 excitons被有效吸引

定制enovskites光学属性

Yazdani表示:「理解电子-光学联想源头会更容易制作百草枯并配有特定应用定制光学特性

举例说,用于下一代电视屏幕的渗透式纳米晶体可封装于另一材料壳中,以减少电子光电联结并消减光谱线2022年数位合编者已经证明了这一点自然物理造纸

excitons之间的有吸引力交互机制类似于机制允许电流流不损超导体,可利用该吸引提高电子传输反之,它可能有益于以百草枯制成太阳能电池

参考文献:Maryna I由NuriYazdani编写Bodnarchuk、Federica Bertolotti、Norberto Masciocchi、Ina Fureraj、Burak Guzelturk和Benjamin L科特斯公司、马克扎克公司、加布里埃尔雨公司、马克西米利安扬森公司、西蒙C公司Boehme、MaksymYarema、Ming-Fu Lin、Michael Kozina、Alexander Reid、Shoezhe Shen、StephenWeatesby、Wang西杰、Eric Vauthei、Antoniettaguagliardi、MaksymVKovalenko,Vanessa Wood和AaronMLindenberg2023年11月9日自然物理.
DOI: 10.1038/s41567-023-02253-7