Discovery, daha verimli enerji kullanımı için ‘sıcak’ elektronların kilidini açar

Discovery, daha verimli enerji kullanımı için ‘sıcak’ elektronların kilidini açar
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın
Araştırmacılar, uygun molekülleri yakalamak ve ince bir altın filmdeki sıcak elektronların enerji dağılımını ölçmek için lazerler ve diğer optik bileşenlerle entegre edilmiş bir tarama tünelleme mikroskobu kullanan bir teknik geliştirdiler. Kredi bilgileri: Enrique Sahagún

Son derece enerjik, “sıcak” elektronlar, güneş panellerinin ışık enerjisini daha verimli hasat etmesine yardımcı olma potansiyeline sahiptir.

Ancak bilim adamları, bu elektronların enerjilerini ölçemediler, kullanımlarını sınırladılar. Purdue Üniversitesi ve Michigan Üniversitesi’ndeki araştırmacılar bu enerjileri analiz etmenin bir yolunu oluşturdular.

Purdue Üniversitesi’nden Bob ve Anne Burnett Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Sayın Profesörü Vladimir “Vlad” Shalaev (shal-AYV), “Sıcak elektronların teorik olarak çok sayıda modeli var, ancak doğrudan deneyleri ya da neye benzediklerinin ölçümü yok” dedi. bu ortak çalışmada Purdue ekibine liderlik etti.

Dergide yayınlanan bir makalede Bilim Perşembe günü, araştırmacılar lazerler ve diğer optik bileşenlerle entegre edilmiş bir tarama tünelleme mikroskobu kullanılan bir tekniğin sıcak elektronların enerji dağılımını nasıl ortaya çıkardığını gösterdiler.

“Enerji dağıtımının ölçülmesi, belirli bir miktarda enerjide kaç elektron bulunduğunu ölçmek anlamına gelir. Sıcak elektronların kullanımını genişletmek için bu önemli bilgi eksikti,” dedi. Purdue Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Okulu öğrencisi ve bu makalede aynı katkıda bulunan baş yazar.

Sıcak elektronlar tipik olarak, altın veya gümüş gibi metallerden yapılmış, “yüzey plazmonları” olarak adlandırılan, dikkatlice tasarlanmış bir nanoyapı üzerine belirli bir ışık frekansı parlatarak üretilir. Bu plazmonların sonunda enerjilerinin bir kısmını elektronlara kaybettiklerine ve onları sıcak hale getirdiklerine inanılmaktadır.

Sıcak elektronlar 2.000 derece Fahrenhayt kadar yüksek sıcaklıklara sahip olabilse de, enerji teknolojileri için yararlı kılan, malzeme sıcaklığı yerine yüksek enerjileridir. Güneş panellerinde, sıcak elektronlardan gelen enerjiler, geleneksel yaklaşımlara kıyasla elektrik enerjisine daha verimli bir şekilde dönüştürülebilir.

Sıcak elektronlar ayrıca kimyasal reaksiyonları hızlandırarak otomobillerde hidrojen bazlı yakıt hücreleri gibi enerji teknolojisinin verimliliğini artırabilir.

“Tipik bir kimyasal reaksiyonda, reaktanların reaksiyonu tamamlamak için bir eşiği aşmak için yeterli enerjiye sahip olmaları gerekir. Bu yüksek enerjili elektronlara sahipseniz, bazı elektronlar reaktanlara olan enerjilerini kaybeder ve bu eşiğe doğru iterler, kimyasal reaksiyonu daha hızlı hale getiriyor, “dedi Reddy.

Reddy, Michigan Üniversitesi’nde profesör Edgar Meyhofer ve Pramod Reddy altında doktora sonrası araştırmacı olan Kun Wang ile birlikte çalıştı. Birlikte 18 aydan fazla deney düzeneği geliştirdiler ve 12 ay daha sıcak elektron enerjilerini ölçtüler.

Araştırmacılar, plazmonları heyecanlandırarak ve uyarmadan yük akımlarındaki farkı tespit etmelerini sağlayan bir sistem kurdular. Akımlardaki bu fark, metalik nanoyapıda sıcak elektronların enerji dağılımını belirlemek için gerekli olan önemli bilgileri içerir.

Bir lazer ışığını küçük çıkıntılarla altın bir filme parlatmak, sistemdeki plazmonları heyecanlandırarak sıcak elektronlar üretir. Araştırmacılar, elektronların enerjilerini, dikkatli bir şekilde tasarlanmış moleküller aracılığıyla bir tarama tünelleme mikroskobunun ucundaki bir altın elektrot içine çekerek ölçtüler. Liverpool Üniversitesi’ndeki araştırmacılar bu deneyler için bazı molekülleri sentezledi.

Bu yöntem, enerji ile ilgili çok çeşitli uygulamaları geliştirmek için kullanılabilir.

“Bu çok disiplinli temel araştırma çabası, yük taşıyıcıların enerjisini ölçmek için eşsiz bir yol ışık tutuyor. Bu sonuçların, örneğin enerji dönüşümü, fotokataliz ve fotodetektörlerde gelecekteki uygulamaları geliştirmede önemli bir rol oynaması bekleniyor. Savunma Bakanlığı, “dedi Ordu Araştırma Ofisi program yöneticisi Chakrapani Varanasi.


Ultra ince malzemelerde kuantum “dalgaları” oluşturma


Kaynak

admin

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Translate »