你能想象吗?有一种超细微的管子,居然能让光产生神奇的变化,还可能给太阳能带来大变革!
这种神奇的管子就是碳纳米管,它只有几十亿分之一米宽,细得就像吸管一样。最近,日本理化学研究所(RIKEN)的三位物理学家发现了碳纳米管的一个 “秘密技能”。
咱们平时常见的荧光颜料,在紫外线照射下会发光,这是光致发光现象,就是材料吸收高能量的紫外线,再释放出低能量的可见光。但在一些特殊材料上,情况却相反,用低能量的光去照它,它能发出高能量的光,这个过程叫上转换光致发光(UCPL)。这个现象可太有用了,要是能利用好,就能把那些没办法利用的低能量光,变成能发电的高能量光,太阳能电池的效率就能大大提高啦。
以前大家都觉得,单壁碳纳米管要实现 UCPL,得靠它结构里的缺陷帮忙。但 RIKEN 的科学家们发现,就算碳纳米管没有缺陷,也能高效地完成 UCPL。这是怎么做到的呢?
原来,当光线照到碳纳米管上,激发电子的时候,电子会借助一种叫 “声子” 的材料振动获得额外能量,变成一种 “暗激子” 状态。等它再释放出光的时候,这个光的能量比照进去的激光能量还要高。而且,温度越高,这个效果就越明显,因为温度高了,声子就变多了,能让这种能量转换更容易发生。
这个发现可太厉害了!在能源方面,以后的太阳能电池说不定能因为碳纳米管的这个特性,更好地利用各种光来发电,给我们提供更多清洁的电能。在激光冷却领域,科学家们还打算用激光照碳纳米管,利用 UCPL 把热量带走,给一些精密仪器降温。另外,在生物成像方面,也可能会有新的突破,帮助我们更清楚地看到生物的微观结构。
目前,科学家们还在研究怎么把这些想法变成现实,比如研究用激光冷却纳米管的具体办法,还有怎么利用碳纳米管收集更多能量,做出新的设备。研究团队的 Yuichiro Kato 说,他们希望通过这个研究,给以后设计更先进的光电子和光子器件带来新的思路。
碳纳米管的这个新发现真的充满了无限可能,也许在不久的将来,它就能改变我们的生活。大家对这个发现有什么看法?觉得它还能在哪些地方发挥作用呢?快来评论区一起聊聊吧!
参考资料:DOI:10.1103/PhysRevB.110.155418
热门跟贴