Pazartesi, Mart 4, 2024
Ana Sayfa Madde ve Enerji Lazerler için büyüyen üç katlı hibrit kristaller

Lazerler için büyüyen üç katlı hibrit kristaller

Lazerler için büyüyen üç katlı hibrit kristaller
Lazerler için büyüyen üç katlı hibrit kristaller

Duke Üniversitesi ve Purdue Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yeni bir teknik kullanarak kristaller içindeki çoklu inorganik ve organik katmanların düzenini kontrol ederek, perovskit adı verilen bir malzeme sınıfı içindeki elektronların ve deliklerin (pozitif yük taşıyıcıları) enerji seviyelerini kontrol edebildiklerini gösterdi.

Bu ayar, malzemelerin optoelektronik özelliklerini ve bir lazer kaynağı olarak işlev görme yetenekleriyle kanıtlanan, belirli enerjilerde ışık yayma yeteneklerini etkiler.

Deney ekipleri malzemeleri sentezleyip özelliklerini karakterize ederken teorik ekip, malzemelerin elektronik yapısını ve özelliklerini tahmin etmek için hesaplamalı simülasyonlar gerçekleştiriyor.

Hesaplamalı çalışmanın önemli bir temeli, malzeme özellikleri için hesaplamalı simülasyon kodlarının oluşturulmasına yönelik uzun süredir devam eden bir yatırımdır. Duke’ta makine mühendisliği ve malzeme bilimi doçenti Volker Blum, “Bu tür hesaplamaları daha büyük sistemlerde yapabilmek için neredeyse 20 yıl yatırım yaptık” dedi. “Bu çalışma, gezegendeki en büyük hesaplamalardan bazılarını gerçekleştirebilecek güçlü süper bilgisayarlar gerektiren, yaklaşık 900’e kadar atom içeren yapıların gelişmiş bir metodolojiyle simüle edilmesini içeriyordu.”

Perovskit malzemeleri, özellikle yarı iletkenler alanında benzersiz özelliklerinden dolayı malzeme bilimi alanında büyük ilgi gören bir bileşik sınıfıdır. Spesifik kristal yapılarıyla tanımlanan bu malzemeler, ışık yayan diyotlar (LED’ler), güneş pilleri ve lazerler gibi uygulamalarda kullanılabilir.

Makale, katmanlı perovskit malzemelerin yapısal kontrolünü organik yarı iletken katılımıyla geliştirmeye odaklanıyor. Bu tür perovskitler daha önce tek kat organik ve inorganik bileşenlerden yapılmış olsa da (şu anda Duke profesörü olan David B. Mitzi’nin öncü araştırmaları da dahil), inorganik bileşenin kalınlığını hassas bir şekilde kontrol etme yeteneği ve dolayısıyla Malzemenin özelliklerini ayarlamak, bu daha karmaşık “organik yarı iletken birleştirilmiş perovskitler” için anlaşılması zor bir konu olarak kaldı.

Bulgularına göre inorganik katmanlara eklenen organik bileşenler, enerji seviyeleri ve ışık emisyonu gibi yarı iletken özelliklerini etkiliyor. Araştırmacılar bu yapılardaki atomların dizilişini ve katman sayısını dikkatli bir şekilde kontrol ederek ortaya çıkan malzemenin optik ve elektronik özelliklerini ayarlayabilirler.

Araştırmaları aynı zamanda, yağ ve tuzu suya karıştırmaya çalışmak gibi, aynı solvent içinde kolayca çözülemeyen farklı bileşenleri karıştırma ihtiyacı da dahil olmak üzere, bu materyallerin sentezlenmesindeki zorlukları da ele alıyor. Daha büyük yapılarda hassas katmanlama ve hizalamanın sağlanması daha karmaşık hale gelir.

Blum, “Tuz ve zeytinyağını alıp suya karıştırmaya benziyor” diye açıkladı. “Biri çözünüyor, diğeri çözülmüyor. Ve eğer su yerine benzin kullanmaya çalışırsanız, aynı sorunla karşılaşırsınız. İşbirlikçilerimiz hem çözeltiye girmenin hem de düzenli kristaller halinde kurumanın bir yolunu bulmayı başardılar ve biz de bunu başardık. nasıl çalıştıklarını açıklamaya yardımcı olmak için bu kristalleri modelleyebiliriz.”

Blum, bu malzemeleri hesaplamalı olarak simüle etme ve karakterize etme çabasına öncülük ederken, Purdue Üniversitesi’nde Charles Davidson Kimya Mühendisliği Doçenti olan Letian Dou, bu katmanlı perovskit yapıların sentezlenmesi ve karakterize edilmesi için genel çabaya öncülük etti.


Bu çalışma Ulusal Bilim Vakfı (2110706-DMR, DMR-1729297, CHE 1625543), Enerji Bakanlığı (DE-SC0022082, DE-AC02-05CH11231, DE-AC02-05CH11231) ve New Cornerstone Science Foundation tarafından desteklenmiştir.

BENZER KONULAR

Mühendisler karbondioksitten yakıt elde etmek için etkili bir süreç geliştiriyor

Havadan veya elektrik santralinin egzozundan karbondioksiti çıkarmanın ve daha sonra onu yararlı bir şeye dönüştürmenin yollarını bulmak için dünya çapında aramalar sürüyor. En umut...

Çarpık bilim: Egzotik maddeyi keşfetmek için yeni kuantum cetveli

Grafen olarak bilinen tek atom kalınlığındaki karbon tabakasının kendi başına olağanüstü özellikleri vardır, ancak birden fazla tabakayı üst üste koyduğunuzda işler daha da ilginç...

Çalışma, üçüncü bir robot kolunu kontrol etmek için ihtiyacınız olan tek şeyin bir saatlik eğitim olduğunu ortaya koyuyor

Araştırmanın bulgularına göre, insanların bir görevi süpernümerik robotik kollarıyla tek başlarına, bir partnerle olduğu kadar etkili bir şekilde yerine getirebilmeleri için bir saatlik eğitim...
- Advertisment -

Son Eklenenler

X-Işını Astronomisinde Paradigma Değişimi

- Advertisement - 9 Ocak 2024’te fırlatılan Einstein Sondası, ESA ve MPE’nin katkılarıyla Çin Bilimler Akademisi liderliğindeki bir ortak girişimdir. Amacı, kozmik olaylardan kaynaklanan X-ışını...

Gücün Sınırlarına Meydan Okuyan Lazer Yapımı Metaller

- Advertisement - Lazer bazlı katmanlı üretim yoluyla üretilen yenilikçi yüksek entropili alaşımlar, endüstriyel uygulamalar için benzeri görülmemiş bir güç ve esneklik sunar. Gelişmiş tekniklerle...

Hücresel atık yönetimi ve yaşlanmada otofaji genlerinin yeni rolleri

Yaşla birlikte azalan otofaji, araştırmacıların daha önce şüphelendiğinden daha fazla gizemi barındırıyor olabilir. Buck Enstitüsü, Sanford Burnham Prebys ve Rutgers Üniversitesi'nden bilim adamlarının, yanlış...

Antibiyotik Direnci Araştırmalarında Oyunun Kurallarını Değiştirecek Bir Şey

Antibiyotiğe dirençli bakterilerle mücadeledeki potansiyeli nedeniyle incelenen bir bakteriyofaj olan φX174, alternatif antibiyotiklerin geliştirilmesine yönelik yeni bilgiler sunuyor. yaşında COVID-19kelime "virüs” bulaşma, hastalık ve hatta...