Reklama

Polarony zaobserwowane po raz pierwszy

​Naukowcy z Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych pracujący przy Centrum Liniowego Akceleratora Stanforda (SLAC) użyli lasera rentgenowskiego do obserwacji i bezpośredniego pomiaru powstania polaronu. To pierwszy raz, gdy udało się namierzyć tę kwazicząstkę.

Polaron to kwazicząstka powstająca jako wynik lokalnego odkształcenia sieci krystalicznej spowodowanego oddziaływaniem elektrostatycznym w wyniku przemieszczania się w krysztale naładowanej cząstki (elektronu lub dziury). Istnieją one przez kilka bilionowych części sekundy, a następnie szybko znikają. 

Mimo krótkiej żywotności, mają one wpływ na zachowanie materiałów. To dzięki polaronom, panele fotowoltaiczne wykonane z hybrydowych perowskitów ołowianych mogą osiągać wysoką wydajność w warunkach laboratoryjnych.

Perowskity to krystaliczne materiały, które są coraz częściej włączane do innowacyjnych ogniw fotowoltaicznych, znacznie zwiększając ich wydajność. Mimo iż perowskity wydają się wydajne i łatwe do wykonania, są bardzo niestabilne - rozpadają się pod wpływem powietrza. Tym razem wykorzystano akcelerator SLAC do badań perowskitów w niemal atomowej skali. Urządzenie jest w stanie uchwycić ruchy atomowe zachodzące w milionowych miliardowych części sekundy.

Zespół przyjrzał się pojedynczym kryształom materiału zsyntetyzowanego przez jednego z naukowców z Uniwersytetu Stanforda. Podczas badań zespół uderzył próbkę materiału światłem z lasera optycznego, a następnie wykorzystał laser rentgenowski do obserwacji reakcji materiału w ciągu dziesiątek bilionowych części sekundy. 

Obserwacje ujawniły zniekształcenia polaronowe, które zaczynają się w skali mikroskopowej o wielkości odstępów między atomami sieci krystalicznej i szybko rozszerzają się na zewnątrz we wszystkich kierunkach do średnicy około 5 miliardowych części metra. Akcja ta obejmuje około dziesięciu warstw atomów nieco na zewnątrz na mniej więcej kulistym obszarze na przestrzeni pikosekund.

To pierwszy raz, kiedy udało się bezpośrednio zaobserwować polarony.

Reklama

Reklama

Reklama

Reklama

Reklama

Strona główna INTERIA.PL

Polecamy

Dziś w Interii

Raporty specjalne

Rekomendacje