10:00 2023-01-27
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Echipa folosește senzori cuantici pentru a dezvălui modul în care curg fotocurenții Weyl
_ Echipa folosește senzori cuantici pentru a dezvălui modul în care curg fotocurenții Weyl
Senzorii cuantici pot fi folosiți pentru a dezvălui un nou mecanism surprinzător pentru transformarea luminii în electricitate în semimetale Weyl, profesor asistent de fizică la Boston College (BC) Brian Zhou și colegii raportează în jurnal. Fizica naturii.
O serie de tehnologii moderne, cum ar fi camerele, rețelele de fibră optică și celulele solare se bazează pe conversia luminii în semnale electrice. Dar, cu majoritatea materialelor, luminarea pe suprafața lor nu va genera energie electrică, deoarece nu există o direcție preferată în care electricitatea să curgă. Proprietățile unice ale electronilor din semimetale Weyl i-au transformat în centrul atenției cercetătorilor care încearcă să depășească aceste limite și să dezvolte noi dispozitive optoelectronice.
„Majoritatea dispozitivelor fotoelectrice necesită două materiale diferite pentru a crea o asimetrie în spațiu”, a spus Zhou, care a lucrat cu opt colegi din BC și doi cercetători de la Universitatea Tehnologică Nanyang din Singapore. „Aici, am arătat că asimetria spațială dintr-un singur material – în special asimetria proprietăților sale de transport termoelectric – poate da naștere la fotocurenți spontani.”
Echipa a studiat materialele ditelurura de wolfram și tetratellurura de tantal iridiu. , care ambele aparțin clasei semimetalelor Weyl. Cercetătorii au bănuit că aceste materiale ar fi candidați buni pentru generarea de fotocurent, deoarece structura lor cristalină este în mod inerent asimetrică cu inversiunea; adică, cristalul nu se mapează pe el însuși inversând direcțiile în jurul unui punct.
Grupul de cercetare al lui Zhou și-a propus să înțeleagă de ce semimetale Weyl sunt eficiente în transformarea luminii în electricitate. Măsurătorile anterioare puteau determina doar cantitatea de electricitate care iese dintr-un dispozitiv, cum ar fi măsurarea câtă apă curge dintr-o chiuvetă într-o conductă de scurgere. Pentru a înțelege mai bine originea fotocurenților, echipa lui Zhou a căutat să vizualizeze fluxul de electricitate în interiorul dispozitivului, similar cu realizarea unei hărți a curenților de apă în vârtej din chiuvetă.
„Ca parte a proiectului, am dezvoltat o nouă tehnică folosind senzori de câmp magnetic cuantic numiți centre de azot liber în diamant pentru a vizualiza câmpul magnetic local produs de fotocurenți și pentru a reconstrui liniile complete ale fluxului de fotocurenți”, studentul absolvent Yu-Xuan Wang, autorul principal al manuscrisului. , a spus.
Echipa a descoperit că curentul electric curgea într-un model de vortex de patru ori în jurul locului în care lumina strălucea materialului. Echipa a vizualizat în continuare modul în care modelul de flux circulant este modificat de marginile materialului și a dezvăluit că unghiul precis al marginii determină dacă fotocurentul total care curge din dispozitiv este pozitiv, negativ sau zero.
„Aceste imagini de flux nevăzute până acum ne-au permis să explicăm că mecanismul de generare a fotocurentului se datorează, în mod surprinzător, unui efect fototermoelectric anizotrop – adică diferențelor în modul în care căldura este convertită în curent de-a lungul diferitelor direcții în plan ale Semimetal Weyl”, a spus Zhou.
În mod surprinzător, apariția termoputerii anizotrope nu este neapărat legată de asimetria de inversare afișată de semimetale Weyl și, prin urmare, poate fi prezentă în alte clase de materiale.
„Descoperirile noastre deschid o nouă direcție pentru căutarea altor materiale foarte fotoresponsive”, a spus Zhou. „Demonstrează impactul perturbator al senzorilor activați cuantici asupra întrebărilor deschise din știința materialelor.”
Zhou a spus că proiectele viitoare vor folosi microscopul unic cu flux fotocurent pentru a înțelege originile fotocurenților din alte materiale exotice și pentru a împinge limitele sensibilității de detecție și rezoluției spațiale.
Comentarii:
Adauga Comentariu