铁碳烯是如何从阳光中储存能量的-为什么它们不能更好地储存能量

时间:2020-02-14 21:19 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

铁碳烯是如何从阳光中储存能量的-为什么它们不能更好地储存能量

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,研究人员在能源部的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的设备或反应。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1月31日在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究结果。

在太阳能电池中,铁碳烯附着在电池表面的半导体薄膜上,其铁原子向上翘起。阳光照射在铁原子上,释放出电子,电子流入碳烯的附着物。如果它们停留在附着体上的时间足够长——10万亿分之一秒或更长——它们就可以进入太阳能电池并提高其效率。在化学中,光敏剂提供的能量促进了化学反应,但需要更长的停留时间才能使电子附着在碳烯上。

为了确定这是如何工作的,由斯坦福大学脉冲研究所(SLAC)的研究人员领导的一个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。他们同时测量了两种不同的信号,这两种信号揭示了分子的原子核是如何运动的,以及电子是如何进出铁碳键的。

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。

PULSE的Kelly Gaffney说,这项研究的长期目标是让接近100%的电子在卡本上停留更长的时间,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。

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