Valosta tehokkaammin energiaa keräten

Kun valo on vuorovaikutuksessa metallisten nanorakenteiden kanssa, se tuottaa välittömästi plasmonisia kuumia kantajia, jotka toimivat keskeisinä välituotteina optisen energian muuntamisessa arvokkaiksi energialähteiksi, kuten sähköksi ja kemialliseksi energiaksi.

Näistä kuumilla aukoilla on ratkaiseva rooli valosähkökemiallisten reaktioiden tehostamisessa. Ne kuitenkin haihtuvat termisesti pikosekunneissa, mikä tekee käytännön sovelluksista haastavia.

Nyt korealainen tutkimusryhmä on onnistuneesti kehittänyt menetelmän kuumien aukkojen ylläpitämiseksi pidempään ja niiden virtauksen vahvistamiseksi, mikä nopeuttaa seuraavan sukupolven, erittäin tehokkaiden, valosta energiaksi muuntavien teknologioiden kaupallistamista.

KAIST:n professori Jeong Young Parkin johtama tutkimusryhmä yhteistyössä Inhan yliopiston professori Moonsang Leen kanssa on onnistuneesti vahvistanut paikallisten kuumien valonjakomekanismien virtauksen parannusta reaaliajassa.

Tiimi suunnitteli nanodiodirakenteen asettamalla metallisen nanoverkon p-tyypin galliumnitridi puolijohdesubstraatille helpottamaan kuumien aukkojen poistamista pinnasta. Tämän seurauksena galliumnitridisubstraateissa, jotka oli kohdistettu kuuman aukon uuttosuuntaan, kuumien aukkojen virtaus vahvistui noin kaksi kertaa verrattuna muihin suuntiin kohdistettuihin substraatteihin.

Tutkimustyön avulla ryhmä löysi tehokkaan menetelmän valon muuttamiseksi sähköiseksi ja kemialliseksi energiaksi. Tämän läpimurron odotetaan edistävän merkittävästi seuraavan sukupolven aurinkokennoja, fotokatalyyttejä ja vedyn tuotantotekniikoita.

Professori Jeong Young Park totesi: "Olemme ensimmäistä kertaa onnistuneesti hallinneet kuumien aukkojen virtausta nanodioditekniikalla. Tällä innovaatiolla on suuri potentiaali erilaisiin optoelektronisiin laitteisiin ja fotokatalyyttisiin sovelluksiin.

Se voi esimerkiksi johtaa uraauurtaviin edistysaskeliin aurinkoenergian muunnosteknologioissa, kuten aurinkokennoissa ja vedyn tuotannossa.

Lisäksi kehittämämme reaaliaikaista analyysiteknologiaa voidaan soveltaa ultraminatyyrisen optoelektronisten laitteiden kehitystyöhön kuten optisiin antureihin ja nanomittaisiin puolijohdekomponentteihin."

Aiheesta aiemmin:

Kuumien kantajien lupaus plasmonisissa nanorakenteissa

Plasmoniikkaa grafeenin avulla

Uusi menetelmä kerätä energiaa valosta