Nyt tutkijat pinosivat kaksi atomisen ohutta kerrosta volframi diseleeniä (WSe2) yhdelle atomiselle kerrokselle molybdeeni diseleeniä (MoSe2). Pinoaminen johti ominaisuuksiin, jotka poikkeavat huomattavasti levyjen alkuperäisistä ominaisuuksista.
Oheinen kuva esittää WSe2/MoSe2-rakenteen energiakaaviota. Kun fotoni (1) osuu WSe2-kerrokseen, se irrottaa elektronin (2) ja vapauttaa sen johtumaan WSe2:n (3) läpi.
Kahden materiaalin välisessä liitoksessa elektroni putoaa (energisesti) MoSe2:een (4). Pudotuksessa pois annettu energia irrottaa toisen elektronin WSe2:sta (5) MoSe2:een (6), jossa molemmat elektronit voivat liikkua vapaasti ja tuottaa sähköä.
Kun elektroni normaalisti siirtyy energiatilojen välillä, se hukkaa energiaa. Tässä kokeessa hukkaenergia sen sijaan tuottaa toisen elektronin, kaksinkertaistaen tehonsa. Nykyisissä aurinkopaneeleissa yksi fotoni voi muodostaa enintään yhden elektronin.
Tällaisten prosessien ymmärtäminen yhdessä parempien mallien kanssa, jotka ylittävät teoreettiset tehokkuusrajat, on laaja merkitys uusien ultra-tehokkaiden aurinkosähkölaitteiden suunnittelussa.
Tutkijat selittivät, että ultrapienissä materiaaleissa elektronit käyttäytyvät kuin aallot. Kun materiaali, kuten WSe2 tai MoSe2, ohennetaan mittasuhteisiin, jotka ovat lähellä elektronin aallonpituutta, materiaalin ominaisuudet alkavat muuttua selittämättömin, ennakoimattomin ja salaperäisin tavoin.
”Se on kuin seinien väliin juuttunut aalto. Kvanttimekaanisesti, tämä muuttaa kaikki skaalat. Kahden erilaisen erittäin pienen materiaalin yhdistelmä saa aikaan täysin uuden kertautumisprosessin. Kaksi plus kaksi on viisi,” toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.
Kuva: UC Riversiden tutkijaryhmän Nathaniel Gabor (vasemmalla) ja opiskelijat Fatemeh Barati and Max Grossnickle. Kuvaaja I. Pittalwala, UC Riverside.
LISÄÄ: Nanobitteja.fi:n artikkeli tehokkaampia ledejä ja aurinkokennoja (LINKKI) ja tutkijoiden artikkelitiedote (LINKKI), tiedeartikkeli Nature Nanotechnology-lehdessä (LINKKI) ja videoesitys komponentin toiminnasta (LINKKI). Lisäksi Veijo Hännisen artikkeli uusista aurinkokennojen materiaaleista Uusiteknologia 1/2017 lehdessä (LINKKI, luettavissa ilmaiseksi) sivulla 30 alkaen.
Uusimmat teknologiauutiset kätevästi uutiskirjeessä – kerran viikossa (LINKKI).
LUE – UUTTA – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA
Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi!
https://issuu.com/uusiteknologia.fi/docs/2_2017