奈米晶體新突破：太陽能技術的革命性進展

科學家們在鹵化物鈣鈦礦材料的研究上取得了重大突破，這項發現有望徹底改變能源效率技術。透過在奈米尺度上探索這些材料，研究人員正在開發更高效、更便宜且更永續的太陽能板和LED燈。這項研究結合了固態物理與生物物理，為光電學領域帶來了創新應用。

密蘇裡大學的科學家們正在揭示鹵化物鈣鈦礦的潛力，這種材料有望徹底改變能源效率光電學，並塑造太陽能和照明的未來。物理學教授Suchi Guha和Gavin King在密蘇裡大學文理學院的研究中，深入探討了這種材料在奈米尺度上的特性。在這個尺度下，材料的超薄晶體結構使其在將太陽能轉化為能源方面表現出卓越的效率。

想像一下，未來的太陽能板不僅價格更親民，還能更有效地為家庭供電。或者，LED燈能夠更亮、更耐用且耗能更少。Guha教授表示，鹵化物鈣鈦礦被譽為21世紀的半導體，她的實驗室在過去六年中專注於最佳化這些材料，作為下一代光電裝置的永續來源。

為了製造這種材料，科學家們使用了化學氣相沉積法。這項技術由Guha教授的前研究生Randy Burns與南非西開普大學的Chris Arendse共同開發並最佳化。由於這種方法具有可擴充套件性，因此可以輕鬆地用於大規模生產太陽能電池。

Guha的團隊利用超快雷射光譜技術探索了鹵化物鈣鈦礦的基本光學特性。為了最佳化材料以應用於各種電子裝置，團隊轉向King教授尋求協助。King教授主要研究有機材料，他使用了一種名為冰微影的技術，這種技術以在奈米尺度上製造材料而聞名。冰微影需要將材料冷卻到極低溫，通常在-150°C（-238°F）以下。這種超冷方法使團隊能夠利用電子束為材料創造出獨特的特性。

King教授將這種方法比作使用奈米級的鑿子。他表示，透過在這些薄膜上創造複雜的圖案，可以生產出具有獨特特性和功能的裝置。這些圖案相當於在光電學中開發基礎層。

儘管Guha和King教授的研究領域不同，但他們表示這種合作對雙方和學生都大有裨益。Guha教授認為，合作讓她能夠獲得完整的視野，並有機會學習新事物。例如，King教授的實驗室研究生物材料，結合固態物理學的研究，他們發現了以前未曾考慮過的新應用。

King教授也認同這一點，他表示每個人帶來的獨特視角是合作的關鍵。如果大家都接受相同的訓練，思考方式也會趨同，這樣就無法取得如此多的成就。他們的研究是密蘇裡大學創新能源研究的一個範例，這些研究正在推動新的能源創新中心的發展。

參考文獻： Carrier relaxation and exciton dynamics in chemical-vapor-deposited two-dimensional hybrid halide perovskites by Dallar Babaian, Daniel Hill, Ping Yu and Suchismita Guha, 28 October 2024, Journal of Materials Chemistry C.DOI: 10.1039/D4TC03014A Stabilizing Metal Halide Perovskite Films via Chemical Vapor Deposition and Cryogenic Electron Beam Patterning by Randy Burns, Dylan Chiaro, Harrison Davison, Christopher J. Arendse, Gavin M. King and Suchismita Guha, 13 November 2024, Small.DOI: 10.1002/smll.202406815