Atomeilla aurinkokennot yli perinteisten rajojen

(12.10.2026) Institute of Science Tokion laitoksen tutkimuksessa havaittiin, että bulkkifotovoltainen ilmiö (BPVE), valosähköinen ilmiö, joka tuottaa valovirtaa ilman p–n-liitosta, voi säilyä, vaikka materiaalin keskimääräinen kiderakenne pysyisi keskisymmetrisenä.

Tutkijat osoittivat tämän CuCrP2S6:ssa, van der Waalsin materiaalissa, joka siirtyy ei-keskisymmetrisestä keskimääräiseen keskisymmetriseen rakenteeseen. Löydös haastaa perinteisen käsityksen BPVE:stä ja ehdottaa uutta strategiaa valosähköisen muunnoksen parantamiseksi.

Bulkkifotovoltainen vaikutus (BPVE) tarjoaa vaihtoehtoisen tavan tuottaa valosähkövirtaa ilman p-nliitosta ja Shockley–Queisserin rajaa (33 %). BPVE on kuitenkin perinteisesti yhdistetty ei-keskisymmetrisiin kiderakenteisiin.

Japanilaisen Institute of Science Tokion (Science Tokyo) entisen jatko-opiskelijan Ryoga Muratan ja apulaisprofessori Takao Sasagawan johtama

Tutkijaryhmä on nyt osoittanut BPVE:n materiaalissa, jonka aikakeskiarvoistettu kiderakenne muuttuu keskisymmetriseksi huoneenlämmössä. He havaitsivat, että atomien sijaintien dynaamiset muutokset voivat ylläpitää BPVE:tä, vaikka materiaali näyttäisi symmetriseltä pidemmillä aikaväleillä.

Tutkijat selittivät tämän odottamattoman käyttäytymisen Cu+ -ionien dynaamisella liikkeellä kidehilassa. Huoneenlämmössä nämä ionit eivät pysy kiinteissä paikoissa, vaan vaihtelevat useiden mahdollisten paikkojen välillä. Pidemmällä aikavälillä Cu+ -ionien paikat keskiarvoistuvat, jolloin kide näyttää symmetriseltä.

Ionit liikkuvat kuitenkin paljon hitaammin, eli pikosekuntien tai pidemmillä aikaskaaloilla, kuin elektronien reagointi valoon, joka tapahtuu femtosekunneissa. Näin ollen elektronit reagoivat Cu+ - ionien hetkellisiin sijainteihin niiden ajallisesti keskiarvoistettujen sijaintien sijaan, jolloin nämä hetkelliset epäsymmetriset alueet voivat vaikuttaa bulkkisähköilmiöön.

Nämä löydökset viittaavat siihen, että dynaamista atomien liikettä voitaisiin valjastaa tehostamaan valosähköistä muunnosta. "Työ ehdottaa uutta materiaalisuunnittelufilosofiaa: atomien liikkeen tukahduttamisen sijaan dynaamisia fluktuaatioita voidaan tarkoituksella hyödyntää valosähköisen muunnoksen vahvistamiseksi. Tämä konsepti voi avata uusia mahdollisuuksia seuraavan sukupolven aurinkosähkömateriaalien, omavoimaisten optoelektronisten laitteiden ja van der Waalsin materiaaleihin perustuvien energiankeruuteknologioiden kehittämiselle", työtä vetänyt Takao Sasagawa sanoo.

Aiheesta aiemmin:

Valosähköisiä nanoputkia

Älykäs kvanttianturi

Suprajohtavutta pala kerrallaan

Suprajohtavuudelta odotetaan paljon ja se onkin tieteilijöiden monenlaisen tutkimuksen kohteena. Mullistavia löytöjä ei viime aikoina ole tehty mutta monet pienemmät yksityiskohtaiset ilmiöt vievät aihetta eteenpäin.

Transistorielektroni tutustuu kännykän kuoriin

Poliisiautosta poistuttaessa transistorielektroni hoksaa, että se on oikeastaan nahkaisessa kännykkäkotelossa eikä itse kännykässä. Se olikin transistorielektronille uusi tuttavuus.


Aiemmat uutiset

Valon hallinta valolla värjättyjen nestekiteiden avulla (13.10.2026)
Uusi tekniikka optisten komponenttien ohjaamiseksi valolla voisi johtaa seuraavan sukupolven tehokkaaseen signaalinkäsittelyteknologiaan, joka voisi vauhdittaa futuristista..

Cooperin parien Cheshiren kissan virnistys (12.10.2026)
Illinoisin yliopiston Urbana-Champaignin Grainger College of Engineeringin fyysikot ovat tunnistaneet uuden suprajohtavan käyttäytymisen muodon. Uraaniditelluridimetallilla..

Tekoälysiru tunnistaa liikkeen muutokset ajan suhteen (12.10.2026)
Liike on muutosta ajan myötä. Korealaiset tutkijat ovat kehittäneet teknologian, joka pinoaa eri vastenopeuksisia puolijohderakenteita, jolloin ne pystyvät tunnistamaan..

Sähköinen tekniikka elämän merkkien tunnistamiseksi avaruudessa (10.10.2026)
Osakan yliopiston tutkijat käyttävät tekoälyä ja nanoteknologiaa aminohappojen biosignatuurien havaitsemiseen Totuus on tuolla jossain ulkona – mutta elämän..

Aliarvioitu faasi sopiikin logiikkapuolijohteeksi (09.10.2026)
Aivan kuten eri tavoin järjestyneet hiiliatomit voivat muodostaa joko grafiittia tai timanttia myös puolijohdemateriaaleilla voi olla täysin erilaisia ominaisuuksia..

Robotin iho kerää virtaa kävellessään (09.10.2026)
Mikrorobottien käyttövoiman tarjoaminen on pitkään ollut kemiantekniikan ongelma. 1,7 gramman painoinen mikrorobotti voi ryömiä kaupallisilla akuilla vain noin kaksi..

Joustavuutta neuromorfiseen aistimiseen ilman akkua (09.10.2026)
Neuromorfiset laitteet, jotka on suunniteltu jäljittelemään biologisten neuroverkkojen ominaisuuksia, ovat lupaavia ehdokkaita vähän virtaa kuluttavien ja älykkäiden..

Ioneille vauhtia kiinteän tilan akuissa (08.10.2026)
Rice Universityn tutkijat ovat kehittäneet suhteellisen pehmeän ja joustavan materiaalin, joka tarjoaa uuden lähestymistavan huokoisiin kiinteisiin elektrolyytteihin..

Perovskiittisia aurinkokennoja ja tekoälyä avaruuteen (08.10.2026)
NTU Singapore laukaisi CRIMSON-1-satelliitin testaamaan seuraavan sukupolven perovskiittiaurinkokennoja ja tekoälylaskentaa avaruudessa. Singaporen Nanyangin teknillinen..

Laser pysyy lukittuna ilman aktiivista ohjausta (08.10.2026)
Laserit tuottavat tarkkaa valoa, jota tarvitaan atomikelloihin, kvanttiantureihin, kuituoptiseen valvontaan, koherenttiin tietoliikenteeseen ja etäisyysmittauksiin..