Ученые добились безотходной конверсии фотонов в электроны

Команда ученых Вашингтонского университета разработала метод, повышающий эффективность конверсии света в электричество. Он позволяет на квантовом уровне возбудить с помощью фотона до пяти электронов без потери энергии. Работа физиков опубликована в журнале Science Advances.

При традиционном способе получения электричества из солнечного света один фотон может возбудить максимум один электрон и преобразовать в электричество лишь небольшую порцию света. Остальная часть энергии теряется в виде тепла.

Исследователи давно искали материал, который позволял бы им повысить эффективность конверсии. Один из способов — заставить фотон передавать энергию множеству электронов, говорит Санфред Ву, ведущий автор работы. В качестве такого материала они использовали графен.

Графен — это тигр с огромным потенциалом для оптоэлектроники, но он заперт в клетке. Сингулярности — это ключ, выпускающий тигра на свободу, говорит Ву.

«Графен — это субстанция со многими удивительными свойствами, — говорит он. — Для наших целей он оказался весьма продуктивным». Ученые взяли слой графена — всего одну пленку толщиной в атом углерода — и поместили его между двумя слоями нитрида бора, у которого очень схожая структура, но другие химические свойства. Внутри него электроны проходят с трудом. Фактически, это изолятор.

Помещенный между слоями нитрида бора графен обнаруживает свойства «сверхструктуры», которая позволяет создавать эффективную оптоэлектронику. Эти свойства возникают согласно законам квантовой механики. Ву и другим удалось обнаружить уникальные квантовые зоны внутри сверхструктуры, известной как особенность Ван Хова.

Первую графеновую электронную бумагу изготовили в Китае

Ву и его коллега Сюй обнаружили, что особенности Ван Хова — это зоны, где один заряженный фотон может передавать свою энергию множеству электронов, при этом энергия не теряется в виде тепла. Один фотон, по их оценкам, заряжает до пяти электронов.

Это открытие позволит ученым создать более производительное устройство поглощения солнечного света. Дальнейшие исследования должны быть направлены на то, чтобы понять, как организовать возбужденные электроны в электрическое напряжение для оптимизации эффективности.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
В мессенджере WhatsApp скоро появится официальная реклама
Новости
По 319 млн рублей выделят на создание центров промышленной робототехники в России
Иннополис
Инженеры создали дрон с рукой, напоминающей хобот слона
Новости
Спутники устроили искусственное затмение для изучения короны Солнца
Космос
На Кузбассе обнаружили останки флоры и фауны эпохи динозавров
Наука
Кудиты вместо кубитов: физики написали инструкцию для создания кудитных квантовых процессоров
Новости
Астрономы нашли «потерянную» половину материи во Вселенной
Космос
Микробы оказались каннибалами: голодные бактерии поедают соседей, чтобы выжить
Наука
Математики прочитают открытые лекции по оптимизации в Университете Иннополис
Иннополис
Solar Orbiter впервые сфотографировал полярную область на Солнце
Космос
Физики смоделировали «создание света из ничего» в вакууме
Наука
«Уэбб» рассмотрел ледяной мир на странной орбите вблизи Солнечной системы
Космос
В Китае человеческие сердца впервые вырастили в эмбрионах свиней
Наука
Астрономы наблюдали рождение гигантского Юпитера в 430 световых годах от Земли
Космос
Toyota откроет первый в мире «город роботов» у подножия горы Фудзи
Новости
Найден способ экспоненциально повысить точность квантовых часов
Наука
Найдено крупнейшее облако заряженных частиц: оно в 20 раз больше Млечного Пути
Космос
Роботов научили определять местоположение людей на слух
Новости
Физики установили новый мировой рекорд точности работы кубита
Наука
Ученые восстановили пути миграции неандертальцев из Европы в Сибирь
Наука