Найден потенциальный конкурент графена в материаловедении

Ультратонкие слои вольфрама и селена, как показали эксперименты, могут использоваться в качестве гибких полупрозрачных солнечных батарей.

Инновационный материал графен состоит всего из одного слоя атомов углерода и обладает весьма специфическими электронными свойствами. Как выясняется, есть и другие материалы, способные открывать новые технологические возможности, если они упорядочены в одном или нескольких атомных слоях.

Исследователи из Венского технологического университета впервые преуспели в изготовлении диода из диселенида вольфрама. Эксперименты показали, что этот материал может использоваться для создания ультратонких гибких солнечных батарей или даже гибких дисплеев.

Томас Мюллер, Марко Фурчи и Андреас Поспишил

Тонкие слои бывают разными

По крайней мере, с 2010 года, когда за изобретение графена была вручена Нобелевская премия, «двумерные кристаллы», сделанные из атомов углерода, оцениваются как один из наиболее многообещающих материалов в электронике. В 2013 году исследование графена было выбрано как передовой проект с финансированием в объеме 1 млрд евро. Графен способен выдерживать чрезвычайное механическое напряжение, и он обладает большими оптикоэлектронными свойствами. С помощью графена в качестве датчика света оптические сигналы могут быть преобразованы в электрические импульсы в чрезвычайно коротком временном масштабе.

При этом графен не очень хорошо подходит для создания солнечных батарей.

«Электронные состояния в графене не очень практичны для создания фотогальваники», сообщил Томас Мюллер. Именно потому ученый с коллегами стали искать подобные материалы, которые также могут быть сформированы тонкими слоями, но при этом обладают лучшими электронными свойствами.

Выбор пал на диселенид вольфрама. Он состоит из одного слоя атомов вольфрама, которые соединены атомами селена выше и ниже вольфрамовой плоскости. Материал поглощает свет подобно графену, однако в диселениде вольфрама этот свет может использоваться для генерации электричества.

Микрофотография образцов диселенида ванадия, соединенных с электродами

Самые тонкие солнечные батареи в мире

Слой диселенида вольфрама настолько тонок, что сквозь него проходит 95% света, но при этом десятая часть оставшихся 5% преобразуется в электричество. Поэтому внутренняя эффективность материала весьма высока. Большая часть падающего света может использоваться, если друг на друга сложены сразу несколько ультратонких слоев, однако временами высокая прозрачность является полезным побочным эффектом. «Таким материалом можно покрывать стеклянные фасады зданий, которые позволяют большей части света проникать в помещение, попутно генерируя электричество», сообщил Томас Мюллер.

Современные солнечные батареи изготавливаются из кремния, являются довольно крупными и не гнутся. Для оптикоэлектронного применения используются также органические материалы, однако они слишком быстро приходят в негодность.

«Большое преимущество двумерных одноатомных слоев — их кристалличность. Кристаллические структуры стабильны», отметил Томас Мюллер.

Результаты эксперимента, проведенного учеными, опубликованы в издании Nature Nanotechnology. Область исследования весьма конкурентоспособна: в том же выпуске издания опубликованы еще две подобных работы со сходными результатами. Исследователи из Массачусетского технологического института и Вашингтонского университета в Сиэтле также выявили значительные преимущества диселенида вольфрама. Кажется, совсем скоро этот материал будет играть важную роль в материаловедении, как в последние годы графен.

10.03.2014


Подписаться в Telegram



Нано

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса