(أخبار نانويرك): الماء ببساطة هو المكون السري لتكوين المكونات الرئيسية للخلايا الشمسية وأجهزة الكشف عن الأشعة السينية وأجهزة الإلكترونيات الضوئية الأخرى.
يمكن تصنيع الجيل التالي من الخلايا الكهروضوئية وأشباه الموصلات ومصابيح LED باستخدام البيروفسكايت – مادة نانوية مثيرة ومتعددة الاستخدامات ذات بنية بلورية.
لقد أظهر البيروفسكايت بالفعل كفاءة مماثلة للسيليكون، وهو أرخص في صنعه، ويتميز بفجوة نطاق قابلة للضبط، مما يعني أنه يمكن تغيير الطاقة التي يمكن امتصاصها أو عكسها أو توصيلها لتناسب الأغراض المختلفة.
عادة، يتم الاحتفاظ بالمياه بعيدًا قدر الإمكان خلال عملية تكوين البيروفسكايت. يمكن أن يؤدي وجود الرطوبة إلى حدوث عيوب في المواد، مما يؤدي إلى تفككها بسرعة أكبر عند استخدامها في أحد الأجهزة.
هذا هو السبب وراء صنع البيروفسكايت للبحث العلمي غالبًا عن طريق الطلاء بالدوران في بيئة مغلقة لعلبة القفازات النيتروجين.
الآن، على الرغم من ذلك، وجد أعضاء في مركز التميز في “ARC” التابع ل Exciton Science طريقة بسيطة للتحكم في نمو بلورات البيروفسكايت النقية عن طريق تسخير الماء كعامل إيجابي. هذه الآلية القائمة على السائل تعمل في درجة حرارة الغرفة، لذلك يبقى النهج فعالا من حيث التكلفة وقد نشر في دورية “Advanced Functional Materials” تحت عنوان”مرحلة التحكم في أحادي هاليد بيروفسكايت البلوري الغير عضوي عبر هندسة التنسيق الجزيئي”*.
وجد الفريق بقيادة الباحثين في جامعة موناش “Monash” أنه بواسطة تغيير نسبة الماء إلى المذيب خلال المراحل الأولى من العملية، يمكنهم اختيار زراعة أنواع مختلفة من بلورات البيروفسكايت، مع هياكل تناسب الأغراض المختلفة.
قال المؤلف المراسل الدكتور وينشين ماو من جامعة موناش: “من خلال الضبط الدقيق لتركيز الماء في محلول السلائف**، تمكننا التحكم الدقيق في مراحل معينة من البيروفسكايت.
حدد التحليل الحسابي والديناميكي الحراري الذي أجراه الزملاء في جامعة سيدني أن تنسيق أيونات الرصاص والبروميد في محلول السلائف كان عاملاً مهمًا في تحديد أنواع البلورات التي يتم تكوينها.
قال المؤلف الرئيسي كينغدونغ لين، طالب دكتوراه في جامعة موناش: “نحن الآن نفهم الميكانيكا الداخلية ووظيفة الماء داخل محلول السلائف. من خلال القيام بذلك، يمكننا استخدام الماء للتحكم في عملية التبلور “.
لإثبات جودة المنتج النهائي، تم إقران البلورات التي تم إنتاجها عبر هذا النهج مع أقطاب الاتصال الخلفي بواسطة التصنيع النانوي لإنشاء أجهزة الكشف بالأشعة السينية.
تم إجراء عينة الاختبار هذه بمستوى مماثل لأجهزة الكشف بالأشعة السينية التجارية المستخدمة حاليًا في إعدادات العالم الحقيقي، مثل أجهزة التصوير الطبي وعدادات جيجر، وكاشفات بيروفسكايت للأشعة السينية النموذجية الأفضل أداءً التي تم تطويرها باستخدام طرق التصنيع الأبطأ والأكثر تعقيدًا.
قال وينكسين: “قمنا بمقارنتها بأجهزة كشف الأشعة السينية التجارية بالإضافة إلى أنواع أخرى من البيروفسكايت ولدينا استجابة وحساسية جيدة جدًا للأشعة السينية. بشكل عام، يوضح هذا المشروع أننا وجدنا طريقة ذكية للتحكم في بلورات البيروفسكايت الأحادية الغير العضوية”.
وأضاف وينكسن: “المنهجية مرنة وقابلة للتنفيذ ولا تتطلب بيئة أو تقنية فريدة جدًا لتطبيقها.”
بالإضافة إلى الخلايا الشمسية وكاشفات الأشعة السينية ومصابيح LED، فإن البيروفسكايت الذي تم تكوينها بهذه الطريقة يمكن أن يكون مفيدًا أيضًا في الكشف عن ضوء الأشعة فوق البنفسجية والليزر والمكثفات الشمسية.
المصدر: مركز التميز في ARC في Science Exciton – الترجمة من قبل موقع نادي نانو
المقال منشور على الرابط: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=60652.php
الهوامش:
*Phase-Control of Single-Crystalline Inorganic Halide Perovskites via Molecular Coordination Engineering
**محلول السلائف يتم تغذيتها بواسطة فوهة معدنية بفتحة صغيرة بتطبيق جهد عالي بعدة كيلوفولت بين الفوهة ومجمع القطب الكهربائي.
