211service.com
Nano laidai praleidžia fotosrovę
Šviesolaidinių telekomunikacijų sistemų fotokopijavimo įrenginiai, infraraudonųjų spindulių detektoriai ir optiniai imtuvai priklauso nuo fotolaidininkų – medžiagų, kurios veikiant šviesai praleidžia daugiau elektros srovės. Pagaminti nanometrų masteliu, fotolaidininkai galėtų sukurti įvairius mažyčius optoelektroninius prietaisus, kurie gali būti naudingi būsimoms nanoelektronikos kartoms, cheminiams jutikliams ir galiausiai suteikti užuominų apie mažyčių saulės elementų gamybą.
Dabar japonų mokslininkai, vadovaujami Takuzo Aida , Tokijo universiteto Chemijos ir biotechnologijų katedros profesorius, pagamino fotolaidininką iš dviejų skirtingų organinių molekulių, kurios savaime susirenka į ilgus tuščiavidurius nanovamzdelius. Nanolaideliai tamsoje beveik nelaidžia srovės, tačiau patekę į šviesą jie praleidžia 10 000 kartų daugiau srovės. Dėl to gali atsirasti pigių nanoįrenginių, kurie savaime susirenka iš cheminio tirpalo.
Norint pagaminti fotolaidininką, svarbu turėti sankryžą tarp dviejų atskirtų sluoksnių: vieno, kuris atiduoda krūvį, o kitą, kuris jį priima. Anksčiau pagaminti fotolaidininkai neturi atskirų donoro ir akceptoriaus sluoksnių nanometrų lygyje, – sako Aida. Naujasis fotolaidininkas, kurį mokslininkai aprašo šią savaitę Mokslas , yra pirmasis, kuris suteikia nanoskalės donoro ir akceptoriaus heterosandūrą ir pasižymi fotolaidžia savybe, sako Aida.
Tyrėjai sukuria dviejų organinių molekulių – trinitrofluorenono (TNF) ir heksabenzokoroneno (HBC) – tirpalą. Kai jie veikia šį tirpalą metanolio garais 25 ° C temperatūroje, organinės molekulės savaime susirenka į 16 nanometrų pločio tuščiavidurius vamzdelius. 3 nanometrų storio nanovamzdelių sienelės pagamintos iš TNF sluoksnių, kurie veikia kaip elektronus priimantis sluoksnis, laminuojantis HBC elektronus dovanojantį sluoksnį.
Kai mokslininkai įdeda fotolaidininkus tarp elektrodų ir įjungia įtampą, srovė beveik neteka. Tačiau kai apšviečiamas ultravioletine ar matoma šviesa, nanolaidai praleidžia elektrą. Apšviesta elektros srovė keturiomis eilėmis didesnė nei tamsoje, sako Aida. Toks didelis įjungimo ir išjungimo santykis yra labai svarbus optoelektroninėms reikmėms.
Šiuo metu nanolaidų laidumas keičiasi reaguojant į šviesą; jie nesugeria šviesos, kad generuotų elektros srovę, kaip tai daro saulės elementai. Tačiau sluoksninė nanovamzdelių struktūra sudaro planą, kaip šviesą paversti elektra, nes sąsaja tarp donoro ir akceptoriaus sluoksnių gali būti laikoma p-n jungtimi, pagrindiniu saulės elemento vienetu. Frankas Wurthneris , chemijos profesorius Viurcburgo universitete Vokietijoje.
Walteris Smithas Haverfordo koledžo fizikas, dalyvaujantis nanoskalės fotolaidininkų tyrime, naująjį darbą vadina įdomiu, nes tai pirmasis savaime susirenkančios sistemos su aiškiai apibrėžtu donoro ir akceptoriaus sluoksnių atskyrimu pavyzdys. Žmonės gali pagaminti labai mažus saulės elementus, tačiau galimybė juos surinkti, tikimasi, sumažina gamybos sąnaudas, sako jis. Savarankiškas surinkimas taip pat suteikia nepaprastą atominio lygio tikslumą santykiniame komponentų, susietų, kad sudarytų struktūrą, išdėstymas.
Svarbus japonų mokslininkų metodo privalumas yra tai, kad molekulės savaime susirenka, kai jas veikia metanolio garai. Smith sako, kad svarbu turėti išorinį signalą, kuris suaktyvina savarankišką surinkimą, nes galiausiai, kai bandome sukurti sudėtingesnes sistemas, galime naudoti skirtingus signalus, kad inicijuotų skirtingų sistemos dalių savarankišką surinkimą. Jis priduria, kad japonų mokslininkų darbas yra didelis žingsnis siekiant suprasti pagrindinį mokslą apie tai, kas skatina savarankišką surinkimą.