Fremskridt i forståelsen af, hvordan carbon nanorør flytter ladninger skabt af lys

(Phys.org) - Et LANL -team og samarbejdspartnere har gjort fremskridt i forståelsen af, hvordan carbon nanorør flytter ladninger skabt af lys. Forskningen har applikationer til billige, alle kulstofbaserede solceller og lysdetekteringselementer. Deres arbejde måler excitontransport (excitoner er små energipakker, der består af positive og negative ladninger) i kulnanorør ved stuetemperatur i et kolloidt miljø. Et kolloid er et stof, der er jævnt fordelt i et andet stof, generelt med partikler, der er mellem 1 og 1, 000 nanometer i størrelse. Naturen i det kolloide miljø påvirker transporten af ​​ladningsneutrale excitoner langs rygraden i et carbon-nanorør.

Exciton-transporten beskrives som "uordenbegrænset, "hvilket betyder, at excitonpakkens bevægelse er begrænset på grund af naturen af ​​miljøet, der er knyttet til nanorøroverfladen. Excitoner kan kun gå baglæns og fremad, fordi de er begrænset til røroverfladen, ligner et skib, der rejser ned ad en smal flod, der ikke kan vende om, men kun kan gå frem eller tilbage. I dette system, excitonerne bevæger sig et par nanometer i hver retning, før de bakker.

Forskergruppen fandt ud af, at karakteren af ​​grænsefladen mellem røret og miljøet omkring det i høj grad påvirker effektiviteten af ​​denne frem og tilbage transport. Ved at kontrollere det kolloide miljø for visse faktorer (nogle kolloide stoffer kan forbedre transporten), de foreslår, at excitoner kan rejse over en faktor fem længere, end de ellers ville. I deres eksperimenter, excitoner rejst i carbon nanorør, der overstiger alle andre kendte materialer, og det gjorde de ved stuetemperatur.

Det er vigtigt at forstå, hvilke faktorer der styrer excitonstrømmen for fotovoltaiske applikationer, hvor neutrale excitationer produceret af sollys skal flytte til en grænseflade, hvor de kan adskilles i positive og negative ladninger. Denne adskillelse skaber en spænding, der kan oplade et batteri. Det giver også indsigt i, hvordan man skaber effektive lysopsamlingsmaterialer.

Nano bogstaver offentliggjorde denne forskning.