«Πολυεπίπεδοι κρύσταλλοι» αφήνουν υποσχέσεις για επανάσταση στον τομέα της ενέργειας!

Οι καθηγητές Φυσικής διερευνούν πώς ένα υλικό που ονομάζεται αλογονιδικοί περοβσκίτες θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά την τεχνολογία της ενέργειας. Οι Suchi Guha και Gavin King, δύο καθηγητές φυσικής στο Κολέγιο Τεχνών και Επιστημών του Mizzou, μελετούν το υλικό στη νανοκλίμακα.

Σε αυτό το επίπεδο, οι εξαιρετικές ιδιότητες των αλογονιδικών υπεροβσκιτών ζωντανεύουν, χάρη στη μοναδική δομή των εξαιρετικά λεπτών κρυστάλλων του υλικού που το καθιστούν εκπληκτικά αποτελεσματικό στη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ενέργεια.

Σκεφτείτε ηλιακούς συλλέκτες που είναι όχι μόνο πιο προσιτοί αλλά και πολύ πιο αποτελεσματικοί στην τροφοδοσία των σπιτιών. Ή φώτα LED που καίνε πιο φωτεινά και διαρκούν περισσότερο ενώ καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια.

«Οι αλογονιδικοί περοβσκίτες χαιρετίζονται ως οι ημιαγωγοί του 21ου αιώνα», δήλωσε ο Guha, ο οποίος ειδικεύεται στη Φυσική Στερεάς Κατάστασης. «Τα τελευταία έξι χρόνια, το εργαστήριό μου έχει επικεντρωθεί στη βελτιστοποίηση αυτών των υλικών ως βιώσιμη πηγή για την επόμενη γενιά οπτοηλεκτρονικών συσκευών».

Για τη δημιουργία του υλικού, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια μέθοδο που ονομάζεται χημική εναπόθεση ατμών. Και επειδή είναι κλιμακούμενη, μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί για τη μαζική παραγωγή ηλιακών κυψελών.

Η ομάδα του Guha διερεύνησε τις θεμελιώδεις οπτικές ιδιότητες των υπεροβσκιτών αλογονιδίων χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία με λέιζερ υπερταχείας διάρκειας. Για τη βελτιστοποίηση του υλικού για διάφορες ηλεκτρονικές εφαρμογές, η ομάδα στράφηκε στον King.

Ο King, ο οποίος εργάζεται κυρίως με οργανικά υλικά, χρησιμοποίησε μια μέθοδο που ονομάζεται λιθογραφία πάγου, γνωστή για την ικανότητά της να κατασκευάζει υλικά σε κλίμακα νανομέτρων.

Η λιθογραφία πάγου απαιτεί ψύξη του υλικού σε κρυογονικές θερμοκρασίες — συνήθως κάτω από -150°C. Αυτή η εξαιρετικά ψυχρή μέθοδος επέτρεψε στην ομάδα να δημιουργήσει ξεχωριστές ιδιότητες για το υλικό χρησιμοποιώντας μια δέσμη ηλεκτρονίων.

«Δημιουργώντας περίπλοκα μοτίβα σε αυτά τα λεπτά υμένια, μπορούμε να παράγουμε συσκευές με ξεχωριστές ιδιότητες και λειτουργικότητες», δήλωσε ο King, ο οποίος ειδικεύεται στη Βιολογική Φυσική. «Αυτά τα μοτίβα είναι ισοδύναμα με την ανάπτυξη της βάσης ή του θεμελιώδους στρώματος στα οπτικά ηλεκτρονικά».

Αν και ο Guha και ο King εργάζονται σε διαφορετικούς τομείς της Φυσικής, δήλωσαν ότι αυτή η συνεργασία έχει ωφελήσει τόσο τους ίδιους όσο και τους φοιτητές τους.

«Το βρίσκω συναρπαστικό γιατί, μόνος μου, υπάρχουν μόνο τόσα πράγματα που μπορώ να κάνω, τόσο πειραματικά όσο και θεωρητικά», δήλωσε ο Guha. «Αλλά όταν συνεργάζεσαι, έχεις την πλήρη εικόνα και την ευκαιρία να μάθεις νέα πράγματα. Για παράδειγμα, το εργαστήριο του Gavin ασχολείται με βιολογικά υλικά και συνδυάζοντας αυτό με τη δική μας δουλειά στη φυσική στερεάς κατάστασης, ανακαλύπτουμε νέες εφαρμογές που δεν είχαμε σκεφτεί πριν».

«Ο καθένας φέρνει μια μοναδική προοπτική, και αυτό είναι που το κάνει να λειτουργεί», δήλωσε ο King. «Αν ήμασταν όλοι εκπαιδευμένοι με τον ίδιο τρόπο, θα σκεφτόμασταν όλοι το ίδιο, και αυτό δεν θα μας επέτρεπε να πετύχουμε τόσα πολλά όσα μπορούμε εδώ μαζί».

[via]