Znajdź zawartość

Zespół profesora Xaioyanga Zhu z University of Texas odkrył, iż dzięki zastosowaniu w ogniwach słonecznych plastikowego półprzewodnika można dwukrotnie zwiększyć liczbę elektronów uzyskiwanych z pojedynczego fotonu. Tym półprzewodnikiem jest policykliczny węglowodór aromatyczny, pentacen. Przed rokiem pisaliśmy, że profesor Zhu przeprowadził badania, z których wynikało, że wydajność ogniw słonecznym można będzie zwiększyć do 66%. Obecnie najbardziej wydajne urządzenia tego typu są w stanie przekształcić w prąd elektryczny około 31% energii słonecznej. Dzieje się tak, gdyż zdecydowaną większość energii stanowią tzw. gorące elektrony, których nie potrafiliśmy przechwytywać. Zhu pokazał, w jaki sposób można to zrobić. Profesor zaznaczył wówczas, że stworzenie szeroko dostępnej technologii będzie trudne, gdyż wymaga mocnego skoncentrowania promieni słonecznych na panelach, do czego z kolei konieczne jest opracowanie sposobów produkcji ogniw z nowych materiałów. Teraz zespół pod kierunkiem uczonego znalazł alternatywę. Uczeni odkryli, że możliwe jest uzyskanie dwóch elektronów z pojedynczego fotonu i ich przechwycenie. Co więcej, ich rozwiązanie nie wymagałoby koncentrowania promieni. Okazało się bowiem, że po zaabsorbowaniu fotonu przez pentacen zachodzi zjawisko MEG, o którym informowaliśmy przed kilkoma dniami, przy okazji stworzenia ogniwa słonecznego o zewnętrznej wydajności kwantowej przekraczającej 100%. Zdaniem Zhu zastosowanie pentacenu pozwoli na zwiększenie wydajności ogniw do 44%.

Elektronika z materiałów organicznych ma być przełomem pod względem łatwości produkcji i niskiej ceny popularnych urządzeń: wyświetlaczy, ekranów dotykowych. Inżynierowie z Hong Kongu usprawnili pracę pentacenowych tranzystorów warstwą nanocząsteczek srebra. Paddy Chan i Dennis Leung, wykładowcy na Uniwersytecie Politechnicznym w Hong Kongu odkryli prosty i tani sposób poprawy wydajności organicznych tranzystorów z pentacenu przy pomocy umieszczonej wewnątrz nich cienkiej warstwy srebra. Metodę taką stosowano już wcześniej - nanocząsteczki metali bowiem doskonale utrzymują ładunki elektryczne. Do tej pory jednak wymagała ona pieczołowitego (i kosztownego) umieszczania nanocząsteczek srebra na powierzchni organicznego półprzewodnika. Chan i Leung jako pierwsi umieścili srebrną warstwę wewnątrz, tworząc strukturę kanapki. Poza prostszym procesem produkcji rozwiązanie takie ma jeszcze jedną zaletę: dobierając grubość metalicznej warstwy można regulować parametry pracy tranzystora i dostosować je do konkretnych wymagań. Przykładowo, warstwa srebra grubości jednego nanometra stabilnie przechowuje ładunki przez trzy godziny, co wystarcza do zastosowania układów w roli buforów pamięci. Grubsza warstwa zachowuje się bardziej konwencjonalnie i utrzymuje ładunki przez dłuższy czas. Nadchodząca generacja organicznej elektroniki - zdaniem autorów usprawnienia - ma ogromny potencjał wykorzystania w urządzeniach powszechnego użytku, na przykład w elektronicznym papierze, giętkich i dotykowych wyświetlaczach - tam gdzie kluczową rolę odgrywa elastyczność i niska cena.

Naukowcy z IBM-a wykonali fotografie pojedynczej molekuły w niespotykanej dotychczas rozdzielczości. Udało się to dzięki wykorzystaniu techniki bezkontaktowej mikroskopii sił atomowych. Uczeni użyli mikroskopu pracującego w próżni w temperaturze -268 stopni Celsjusza. Wykonali zdjęcia pojedynczej molekuły pentacenu. Po raz pierwszy w historii udało się zobaczyć pojedyncze atomy w molekule. Dotychczas były one zasłaniane przez chmurę elektronów. Molekuła pentacenu składa się z 22 atomów węgla i 14 atomów wodoru. Jej długość wynosi zaledwie 1,4 nanometra, a odległości pomiędzy sąsiednimi atomami węgla to 0,14 nm. To milion razy mniej niż wynosi średnica ziarna piasku. Tak dokładne obrazowanie było możliwe dzięki uzyskaniu niezwykle małej odległości pomiędzy molekułą a ostrzem mikroskopu. Zwykle w technice bezkontaktowej ostrze znajduje się w odległości 10-100 nanometrów od badanego przedmiotu. W takiej odległości urządzenie nie zarejestrowałoby jednak wystarczająco dobrego obrazu. Dlatego też naukowcy z IBM-a postanowili zbliżyć ostrze na znacznie mniejszą odległość. Problem jednak w tym, że wskutek oddziaływania z atomami mogło ono zostać odepchnięte lub też molekuła mogła się doń przyczepić. W obu przypadkach uzyskanie odpowiedniego obrazu nie byłoby możliwe. Specjaliści odpowiednio przygotowali ostrze, najpierw umieszczając na nim molekułę tlenku węgla. Dzięki temu, próbując różnych odległości, udało im się uzyskać najlepszy obraz w chwili, gdy ostrze znajdowało się zaledwie 0,5 nanometra nad molekułą. Aby uzyskać pełną trójwymiarową mapę sił atomowych, mikroskop musiał być niezwykle stabilny zarówno mechanicznie jak i termicznie, co gwarantuje, że zarówno czubek ostrza jak i molekuła pozostaną niezmienione przez 20 godzin, w czasie których zbierane były dane - mówi Fabian Mohn, doktorant z IBM Research z Zurichu.