铁碳化合物是如何储存来自阳光的能量——并使太阳能更有效利用的

时间:2020-03-31 17:42 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

铁碳化合物是如何储存来自阳光的能量——并使太阳能更有效利用的

这些便宜的光敏剂可以使太阳能和化学生产更有效率。SLAC的实验可以让我们深入了解它们是如何工作的。

光敏剂是一种分子,它能吸收阳光并将能量传递出去,从而产生电能或推动化学反应。它们通常基于稀有、昂贵的金属;因此,在过去几年里,卡宾铁的发现(核心是普通的旧铁)也能做到这一点,引发了一波研究热潮。但是,在发现更高效的卡宾铁的同时,科学家们需要准确地了解这些分子在原子水平上是如何工作的,以使它们达到最佳性能。

现在,研究人员已经在能源部下属的SLAC国家加速器实验室使用x射线激光来观察当光照射铁碳烯时会发生什么。他们发现它有两种相互竞争的反应方式,其中只有一种允许电子流向需要它们的装置或反应。在这种情况下,分子在60%的时间里选择了产生能量的路径。研究小组于2020年1月31日在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究结果。

为了确定这是如何工作的,一个由斯坦福大学脉冲研究所(SLAC)的研究人员领导的国际团队用来自实验室的Linac相干光源(LCLS)的x射线激光脉冲检测了铁碳烯样品。他们同时测量了两个独立的信号,这两个信号揭示了分子的原子核如何运动,以及电子如何进出铁碳烯键。

结果表明,在60%的时间里,电子被储存在碳本附件中,足以做有用的工作;其余的时间,他们过早地回到了铁原子,什么也没做。

脉冲物理学家凯利·加夫尼说,这项研究的长期目标是使电子在碳本化合物上停留的时间接近100%,这样光能就可以用来驱动化学反应。要做到这一点,科学家需要找到裁剪铁碳宾分子的设计原则,以实现特定工作的最高效率。

参考:"Fe Carbene 光光化剂中的振动波包动力学由克里斯蒂安·昆努斯、摩根·瓦切尔、托比亚斯·哈朗、卡斯珀·Kj·艾利格;R、克里斯托弗·哈尔德鲁普、埃利萨确定同样,蒂姆·范·德里尔,Máty_aacute;s PáPai,帕维尔·查贝拉,刘义珠,希迪尤基·塔苏诺,科妮莉亚·蒂姆,埃里克·克·奥姆;勒曼,米卡·埃姆;l·德尔西,罗伯特·哈特索克,马可·赖因哈德,谢尔盖·科罗多夫,马德斯·劳尔森韦斯特、莫滕·克里斯滕森、丽丝·桑伯格、佐尔特·阿急性;n N 急性;冰毒,多罗蒂娅·斯急性;罗辛·阿急性;塞梅斯,[急性];瓦·巴金·奥库;齐,罗伯托·阿隆索-莫里,詹姆斯·格洛尼亚,西尔克·纳尔逊,马辛·西科尔斯基,迪莫斯特尼斯·索卡雷斯苏菲·坎顿,克劳斯·M·奥克拉姆;莱勒,马丁·尼尔森,Gy örgy Vank ó,肯尼思·W·奥姆;恩马克,维利·桑德斯特·奥姆;M,佩特·佩尔森,马库斯·伦德伯格,延斯·乌利格和凯利·加夫尼,2020年1月31日,自然通讯。

DOI: 10.1038/s41467-020-14468-W

脉冲博士后研究员Kristjan Kunnus领导了这项研究的分析,这项研究是在LCLS和slacs斯坦福同步辐射光源(SSRL)进行的,这两个实验室都是科学用户设施办公室。来自瑞典隆德大学的研究人员准备了样本进行分析,来自瑞典乌普萨拉大学、丹麦技术大学、哥本哈根大学、威格纳物理研究中心和艾利-阿尔卑斯山脉、匈牙利艾利-胡非营利有限公司和德国艾利-埃勒克特龙-同步加速器(DESY)的科学家也参与了研究。主要资金来自美国能源部的科学办公室。

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