.Peering Into the Atomic World: A Breakthrough in Perovskite Research
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.Peering Into the Atomic World: A Breakthrough in Perovskite Research
원자 세계 들여다보기: 페로브스카이트 연구의 획기적인 발전
주제:전자ETH 취리히나노결정스탠포드 대학교 작성자 ETH 취리히 2024년 1월 14일 전자 스핀 큐비트 개념
과학자들은 할로겐화물 페로브스카이트의 광학적 특성에 대한 새로운 통찰력을 공개했으며, 광여기된 전자가 결정 대칭성을 증가시킨다는 사실을 발견했습니다. 이 발견은 고품질 TV 화면 및 보다 효율적인 태양전지와 같은 기술의 발전으로 이어질 수 있습니다. 물질 내에서 원자와 전자의 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있는 능력이 있다면 많은 과학적, 기술적 과제를 쉽게 해결할 수 있습니다.
태양 전지 및 양자 장치와 같은 다양한 기술에 점점 더 많이 사용되는 광물 그룹인 할로겐화물 페로브스카이트의 경우 물리학자들은 꽤 오랫동안 그 놀라운 광학 특성을 이해하기 위해 노력해 왔습니다. ETH Zurich의 Nuri Yazdani와 Vanessa Wood 및 Stanford는 뒤벤도르프에 있는 Empa의 동료들과 함께 수십억분의 1초의 시간 분해능으로 나노결정 내부 원자의 움직임을 연구함으로써 페로브스카이트에 대한 이해에 상당한 진전을 이루었습니다.
그들은 최근 과학 저널 Nature Physics에 연구 결과를 발표했습니다. "할라이드 페로브스카이트는 많은 광전자 응용 분야에 적합합니다."라고 Yazdani는 말합니다. "그러나 이 종류의 재료가 어떻게 그렇게 뛰어난 광학적, 전자적 특성을 나타낼 수 있는지는 어떤 면에서는 수수께끼입니다." 페로브스카이트는 '원래' 페로브스카이트인 티탄산칼슘(CaTiO3)과 동일한 유형의 결정 구조를 갖는 광물입니다.
-연구원들은 페로브스카이트가 빛을 흡수할 때 더 높은 에너지로 여기된 전자가 물질 내부의 포논과 강하게 결합한다는 것을 알고 있었습니다. 포논은 음파와 유사한 결정 내 원자의 집단 진동입니다.
결정 격자 여기 전자 국제 연구팀은 여기된 전자(이미지 중앙)가 페로브스카이트 나노결정의 기울어진 결정 격자를 곧게 펴는 것을 발견했습니다. 출처: 누리 야스다니(Nuri Yasdani) / ETH
-취리히 “결정 내부의 각 원자의 평균 위치를 고정된 것으로 취급할 수 있는 경우가 많지만, 광학 여기가 발생하면 더 이상 불가능합니다. 전자의 변화는 결정 격자의 대규모 재구성으로 이어진다”고 Yazdani는 설명합니다. 따라서 연구자들이 대답해야 할 질문은 페로브스카이트의 여기된 전자가 어떻게 결정 격자의 모양을 바꾸는가였습니다.
나노결정 내부를 살펴보면 Maryna Bodnarchuk과 ETH 교수 Maksym Kovalenko가 Empa에서 합성한 페로브스카이트(포름아미디늄 납 브롬화물) 내부를 들여다보기 위해 연구원들은 스탠포드 국립 가속기 연구소(SLAC)의 초고속 전자 회절 빔라인 시설을 사용하여 지속되는 매우 짧은 전자 펄스를 생성합니다. 단지 100펨토초, 즉 백만분의 일초에 불과합니다.
-그런 다음 이 전자는 크기가 약 10나노미터인 페로브스카이트 나노결정에 충돌하고, 회절된 전자는 스크린에 수집됩니다. 전자는 파동처럼 행동하는 양자 입자이기 때문에 물질 내부의 원자에서 회절된 후 전자파는 원자의 위치와 회절 방향에 따라 이중 슬릿에서 나오는 빛과 마찬가지로 건설적으로 또는 파괴적으로 간섭합니다.
-이러한 방식으로 결정 구조의 작은 변화도 측정할 수 있습니다. ETH 연구자들은 SLAC 빔라인의 특별한 기능을 활용하여 광자: 동일한 레이저를 사용하여 광자를 생성하고 전자 펄스를 트리거함으로써 광자가 이동해야 하는 거리를 변경하여 전자의 도착 시간에 비해 나노결정에 광자가 도착하는 시간을 제어할 수 있었습니다. 수백 피코초(십억분의 1초)에 걸친 스냅샷 분석을 통해, 광여기된 전자에 의해 발생하는 결정 격자의 변형이 시간이 지남에 따라 어떻게 진화하는지 확인할 수 있었습니다. 놀라운 대칭성 증가 이 결과는 연구원들을 놀라게 했습니다.
그들은 대칭성이 감소하는 결정 격자의 변형을 볼 것으로 예상했습니다. 대신에 그들은 증가 대칭성을 향한 변화를 관찰했습니다. 즉 여기된 전자가 페로브스카이트의 기울어진 결정 구조를 약간 곧게 펴는 것입니다. 모델 계산을 통해 그들은 여러 엑시톤(여기에 의해 남겨진 결합된 쌍의 여기된 전자와 양으로 하전된 정공)이 격자를 직선화하는 데 협력할 수 있다는 것을 추론할 수 있었습니다.
이는 총 에너지를 낮추기 때문에 엑시톤은 서로 효과적으로 끌어당겨집니다. 페로브스카이트의 광학 특성 조정 전자-포논 결합의 기원을 이해하면 특정 응용 분야에 맞게 맞춤화된 특정 광학 특성을 갖는 페로브스카이트를 더 쉽게 생산할 수 있을 것이라고 Yazdani는 말했습니다. 예를 들어, 차세대 TV 화면에 사용하기 위한 페로브스카이트 나노결정은 전자-포논 결합을 감소시켜 방출된 빛의 스펙트럼 선폭을 줄이기 위해 다른 물질의 껍질에 코팅될 수 있습니다.
이는 자연 물리학 논문의 여러 공동 저자에 의해 이미 2022년에 시연되었습니다. 또한 엑시톤 사이의 인력 상호 작용은 초전도체에서 전류가 손실 없이 흐르게 하는 메커니즘과 유사하므로 이러한 인력을 활용하여 전자 전달을 향상시킬 수 있습니다. 이는 페로브스카이트 기반 태양전지를 만드는 데 유용할 수 있다.
참고 자료: Nuri Yazdani, Maryna I. Bodnarchuk, Federica Bertolotti, Norberto Masciocchi, Ina Fureraj, Burak Guzelturk, Benjamin L. Cotts의 "할로겐화물 페로브스카이트 나노결정의 팔면체 기울기에 대한 결합은 여기자 사이의 포논 매개 인력 상호작용을 유도합니다." , Marc Zajac, Gabriele Rainò, Maximilian Jansen, Simon C. Boehme, Maksym Yarema, Ming-Fu Lin, Michael Kozina, Alexander Reid, Xiaozhe Shen, Stephen Weathersby, Xijie Wang, Eric Vauthey, Antonietta Guagliardi, Maksym V. Kovalenko, Vanessa Wood 및 Aaron M. Lindenberg, 2023년 11월 9일, 자연 물리학. DOI: 10.1038/s41567-023-02253 -7
https://scitechdaily.com/peering-into-the-atomic-world-a-breakthrough-in-perovskite-research/
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메모 2401150407 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링
그동안 qpeoms로 임의 화학식을 만들수 있는 능력에 대한 이야기가 드물었다. 그런데 그 화합물이 외부의 매체인 광자나 전자 또는 다른 화학식에 유입되어 반응하면서 다양한 정보를 제공할 수 있으리라는 추론을 구체화 시키지 못했다. 이제 임의 화학물 페로브스카이트에 대한 주제로 생각해보려 한다. 물론 별이나 블랙홀, 은하에 대해서도 적용해 볼 수도 있다. 허허.
1.
페로브스카이트가 빛을 흡수할 때 더 높은 에너지로 여기된 전자가 물질 내부의 포논과 강하게 결합한다는 것을 알고 있었다. 포논은 음파와 유사한 결정 내 원자의 집단 진동이다. 내부에 임의 원소나 분자식을 요소로 나열할 수 있다. 그러면 그 어떤 화학식이 나타난다. 이에 외부의 광자나 다른 qpeoms의 외부값이 반응하는 것을 무한정 가정해 볼 수 있다.
이는 마치 페로브스카이트 qpeoms 화학식이 빛을 흡수할 때 더 높은 에너지로 여기된 전자가 물질 내부의 포논과 강하게 결합한다는 것을 을 함의 할 수 있다. 포논은 음파와 유사한 결정 내 원자의 특이한 대칭 패턴을 가진 집단 진동이 일어날 수도 있다.
광자는 qpeoms 화학식 결정에 충돌하고, 회절된 전자는 스크린에 수집된다. 전자는 파동처럼 행동하는 양자 입자이기 때문에 물질 내부의 원자에서 회절된 후 전자파는 원자의 위치와 회절 방향에 따라 이중 슬릿에서 나오는 빛과 마찬가지로 건설적으로 또는 파괴적으로 간섭한다. 이러한 방식으로 결정 구조의 작은 변화도 반사적으로 qpeoms.reaction.value을 초정밀하게 광범위한 빅데이타를 측정할 수 있다. 허허.
-Researchers knew that when perovskites absorb light, electrons excited to higher energies combine strongly with phonons inside the material. Phonons are collective vibrations of atoms in a crystal, similar to sound waves.
-These electrons then hit perovskite nanocrystals, which are about 10 nanometers in size, and the diffracted electrons are collected on a screen. Because electrons are quantum particles that behave like waves, after being diffracted from atoms inside a material, electromagnetic waves interfere constructively or destructively, much like light from a double slit, depending on the position of the atoms and the direction of diffraction.
-In this way even small changes in the crystal structure can be measured. ETH researchers took advantage of a special feature of the SLAC beamline to create photons: using the same laser to generate photons and trigger electron pulses, thus changing the distance the photons have to travel, thus altering the time the photons arrive at the nanocrystal compared to the arrival time of the electrons. was able to control. Analysis of snapshots over hundreds of picoseconds (billionths of a second) allowed us to see how the strain in the crystal lattice caused by photoexcited electrons evolves over time. Surprising increase in symmetry This result surprised the researchers.
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Memo 2401150407 My thought experiment qpeoms storytelling
Until now, there has been little talk about the ability to create arbitrary chemical formulas with qpeoms. However, the inference that the compound could provide various information by reacting with an external medium such as photons, electrons, or other chemical formulas could not be specified. Now let's think about the topic of random chemicals, perovskites. Of course, you can also apply it to stars, black holes, and galaxies. haha.
One.
We knew that when perovskite absorbs light, electrons excited with higher energy combine strongly with phonons inside the material. Phonons are collective vibrations of atoms in a crystal, similar to sound waves. Arbitrary elements or molecular formulas can be listed as elements inside. Then a certain chemical formula appears. Accordingly, it can be assumed that external photons or other external values of qpeoms react indefinitely.
This can imply that when perovskite qpeoms chemical formula absorbs light, electrons excited with higher energy combine strongly with phonons inside the material. Phonons may be collective vibrations with unusual symmetrical patterns of atoms in crystals, similar to sound waves.
Photons hit the qpeoms formula crystal, and the diffracted electrons are collected on the screen. Because electrons are quantum particles that behave like waves, after being diffracted from atoms inside the material, the electromagnetic waves interfere constructively or destructively, similar to light coming from a double slit, depending on the position of the atom and the direction of diffraction. In this way, even small changes in crystal structure can reflexively measure qpeoms.reaction.value and a wide range of big data with ultra-precision. haha.
Sample oms.vix.a (standard2)
2401030806
vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd0000e0
000ac0f00bde
0c0fab000e0d
e00d0c0b0fa0
f000e0b0dac0
d0f000cae0b0
0b000f0ead0c
0deb00ac000f
ced0ba00f000
a0b00e0dc0f0
0ace00df000b
0f00d0e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
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0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Sample oss.base (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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