• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Metalloksiidid kui võtmetegurid odava rohelise energia saamiseks

1.05.2012 by Anu Mets Leave a Comment

Päikesevalguse energia rakendamine võib olla niisama lihtne kui metalloksiidide optiliste ja elektrooniliste omaduste häälestamine aatomi tasemel, valmistades kunstliku kristalli või „supervõre-võileiva“. Seda väidab Binghamtoni Ülikooli uurija teadusajakirjas Physical Review B avaldatud uurimustöös.

„Metalloksiidid on odavad, neid leidub külluslikult ning nad on „rohelised“,“ sõnas Binghamtoni Ülikooli füüsik Louis Piper. „Nagu näitas uurimustöö, on metalloksiidid ka üsna mitmekülgsed. Õigesti käsitledes võib metalloksiide kohandada igasuguste vajaduste rahuldamiseks. See on hea uudis tehnoloogiliste rakenduste jaoks, täpsemalt energiatootmise ja lameekraanide arendamisel, kirjutab Phys.org.

Binghamtoni Ülikooli füüsik Louis Piper kasutab päikesekiirgust metalloksiidide optiliste ja elektrooniliste omaduste rakendamiseks. Pilt: Jonathan Cohen/Binghamtoni Ülikool

Pooljuhid on oluline klass materjale, mis jäävad metallide ja isolaatorite vahele. Neid defineeritakse nende energiabarjääri suuruse järgi. See on energia hulk, mis on vajalik hõivatud elektronnivool asuva elektroni ergastamiseks vable tasemel, kus see saab elektrovoolu juhtida. Nähtav valgus hõlmab ulatuse 1-st (infrapuna) 3 (ultraviolett) elektronvoldini. Läbipaistvate elektrijuhtide jaoks on tarvis suurt energiabarjääri; samas on kunstliku fotosünteesi jaoks vaja rohelisele valgusele vastavat energiabarjääri. Metalloksiidide abil on võimalik seda energiabarjääri kohandada.

Ehkki metalloksiidid on väga tõhusad elektronjuhtid, on nad kehvad „aukude“-juhid. Augud viitavad elektronide puudumisele ning need võivad juhtida positiivset laengut. Nende tehnoloogilise potentsiaali suurendamiseks, eriti kunstliku fotosünteesi ja läbipaistva elektroonika rakenduste jaoks, on vajalik kasutada auk-juhtivaid metalloksiide.

Seda teades hakkas Piper uurima kihilisi metalloksiidide süsteeme, mida saab kombineerida kas valitult „dopingut kasutama“ (asendama väikest hulka üht tüüpi aatomeid aines) või „häälestama“ (kontrollima sagedusvahemiku suurust). Hiljutine uurimustöö näitas, et kahest auk-juhtivast vaskoksiidist ülivõre võiks katta terve päikesekiirgusspektri ulatuse. Siinjuures on eesmärgiks parendada töösooritust, kasutades keskkonnale healoomulisi ja soodsaid metalli alternatiive.

Näiteks on üheks enimkasutatavaks metalloksiidiks lameekraanide ja päikesepatareide tootmises indiumoksiid. See juhib elektronide voolu ülihästi ning on läbipaistev. Kahjuks on indiumoksiid ka haruldane ja väga kallis. Piperi käesoleva uurimustöö eesmärgiks on kasutada palju odavama tinaoksiidi kihte optilise läbipaistvusega elektroni- ja aukjuhtivuse saamiseks. Piperi sõnul näitab tema uurimustöö aga seda, et üks „kinnas“ ei sobi kõikide eesmärkide täitmiseks.

„Nüüd tuleb teha tõsist detektiivitööd,“ sõnas Piper. „Me töötame maailmas, kus füüsika ja keemia kattuvad. Oleme jõudnud oma arvutuste ja põhiliste protsesside teoreetilise piirini. Meil tuleb nüüd need arvutused üle vaadata ja välja otsida kohad, kus on midagi puudu. Usun, et me leiame need puuduvad osad metalloksiididega katsetades.“

Piper on veendunud, et metalloksiidide „heade osade“ võimendamisega ja puudujääkide tähtsuse vähendamisega on võimalik välja arendada uusi ja põnevaid metalloksiidide tüüpe, mida saab vormida kindlate rakenduste tarbeks.

„Siin mõtlem patareide, kütuseelementide, puuteekraani tehnoloogia ja arvuti lülituste parendamisest,“ väitis Piper. „Oleme väga olulise kullapalaviku keskel ja on väga põnev olla osa sellest võidujooksust rikkuse poole. Esmalt peame aga välja nuputama, mida me ei tea, enne kui saame teada, mida me tegelikult teame. Üks asi on aga kindel: metalloksiididel on siin võtmetähtsus. Ma usun, et siin Binghamtoni Ülikoolis saame anda oma panuse nendele jõupingutustele, tehes head teadust moraalselt teadliku lähenemisega.“

Allikas

Teadusartikkel: „Role of lone pair electrons in determining the optoelectronic properties of BiCuOSe“

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Metsakoristusjäägist saab odavama ning keskkonnasõbralikuma superkondensaatori elektroodi
  2. Kaasaskantav suurtel kõrgustel töötav tuuleturbiin
  3. Teadlased töötasid välja üliõhukesed päikesepatareid
  4. Nutikas optiline ahi võib vähendada päikesepatareide tootmiskulu
  5. Soome teadlased leidsid viisi, kuidas kütuseelemente odavamalt toota
  6. Arengud odavate päikesepaneelide tehnoloogias
  7. Efektiivsemad orgaanilised päikeseelemendid
  8. Vedelmetallaku võib talletada hootist tuule- või päikeseenergiat
  9. Püüe efektiivsust suurendada tõi uue nanosöövitusprotseduuri
  10. Valmis efektiivseim päikesepaneel

Filed Under: Teadusuudised Tagged With: Tulevikuenergia

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2022 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in