«Для фотогальванического материала очевидно абсорбирующий свет – первая часть и преобразование, что солнечная энергия в электроэнергию – вторая часть», сказала ученый Лаборатории Эймса Эмили Смит. «Таким образом, Вы хотите материал, который делает обоих эффективно. У германия есть некоторые желательные особенности для фотогальванических материалов, но к сожалению он не поглощает свет хорошо».Часть проблемы – то, что внешняя поверхность германиевых наночастиц изменяется со временем, прежде всего от окисления.
Предыдущая работа группы ученого Лаборатории Эймса Хавьера Велы нашла, что наночастицы покрытия – обычно называемый поверхностным пассивированием – улучшили способность наночастиц поглотить свет.«Мы на самом деле не измеряем поглощение», объяснил Смит, «мы измеряем люминесценцию – свет суммы, испущенный после того, как фотон поглощен».
«То, что германий не поглощает свет хорошо, является простым способом сказать, что это – косвенный материал запрещенной зоны», добавил Смит, «и мы пытаемся сделать более прямой материал запрещенной зоны, тот, который поглощает свет лучше».Согласно литературе исследования, добавление олова, кажется, улучшает свойства поглощения света германия.
Однако исследователи Лаборатории Эймса нашли, что даже с добавляющим оловом, наночастицы все еще потребовали поверхностного покрытия. Но они также обнаружили, что отношения между строением атома поверхностного покрытия и основным материалом могут далее увеличить поглощение света.Определенный используемый метод называют Последовательной Адсорбцией Слоя Иона и Реакцией или ‘SILAR’, который был сначала адаптирован к коллоидам группы IV несколько лет назад.
«Мы развивали экспертные знания, требуемые много лет выращивать запутанное ядро/раковину и другие хорошо определенные наночастицы», сказал Вела, «Через наше сотрудничество с группой Эмили Смит, мы надеемся продолжить предпринимать шаги в нашей способности управлять и потоки Direct Energy в наноразмерном».Используя отображение микроскопии электрона передачи и порошковую дифракцию рентгена, чтобы изучить структурные особенности наночастиц и Рамана и спектроскопий фотолюминесценции, чтобы определить количество поведения напряжения и фотолюминесценции решетки, группа нашла корреляцию между количеством олова в ядре и как хорошо решетка ядра соответствовала решетке внешней оболочки сульфида кадмия.«Атомы находятся в очень определенном месте в нанокристаллическом ядре и когда Вы применяете раковину вокруг нанокристалла, атомы раковины могут не соответствовать отлично атомам ядра», сказал Смит. «С германием только материал, используемый ранее, ядро и раковина, не соответствовал отлично».
«Когда мы изучили частицы германиевого олова, мы предложили, чтобы они работали лучше, потому что интервал атомов лучшие матчи интервал атомов, которые мы использовали в слое пальто», сказала она. «Делая это, Вы получаете более прекрасную раковину, это, менее вероятно, вызовет химические изменения поверхности ядра наночастицы».Другое потенциальное использование для этого материала, помимо гелиотехники, состоит в том, что в микроскопии или отображении, исследователи часто должны «маркировать» белок или другую особенность с наночастицей «исследованием», чтобы заставить его осветить так, легче видеть и учиться.
Результаты исследования, «Нанокристаллы Ядра/Shell Сульфида Germanium-Tin/Cadmium с Расширенной Почти инфракрасной Фотолюминесценцией», были изданы в журнале Chemistry of Materials американского Химического Общества.