Евро-Азиатский институт образовательных технологий Eurasian Institute of educational technologies
Sunday, 2020-07-05, 0:28 AM
Site menu
Section categories
Археология- Аrcheology
Ботаника- Вotany
География- Geography
Зоология- Zoology
История- Нistory
История науки- Нistory of science
Медицина- Мedicine
Образование- Education
Общая биология- General biology
Общество- Society
Палеонтология- Рaleontology
Право- Jurisprudence
Психология- Рsychology
Технологии- Technology
Физика- Physics
Химия- Сhemistry
Экология- Еcology
Экономика- Еconomy
Our poll
Выберите научные направления, которые интересны Вам / Select the science areas that you interest in
Total of answers: 2570
Statistics

Total online: 1
Guests: 1
Users: 0

7:58 AM
Химики манипулируют квантовыми состояниями / Chemists manipulate quantum states

Исследователи из химического факультета Университета Карнеги-Меллона нашли способ контролировать время жизни квантовых состояний нанокластеров золота с увеличением на три порядка, что может привести к улучшению технологий солнечных элементов и фотокатализа. Их исследование опубликовано в журнале Science.

Возбужденные квантовые состояния возникают, когда свет поглощается частицей, а этого света временно сохраняется внутри частицы, делая ее энергию выше, чем ее основное состояние. быстро распадается и может теряться в виде тепла в течение наносекунды или одной миллиардной доли секунды. Расширение этого квантового состояния может предоставить исследователям больше времени и возможностей для использования накопленной энергии.

Исследователи создали атомно точные нанокластеры золота, содержащие от 30 до 38 атомов. Они изменили структуры кластеров, переставив атомы в экзотические конфигурации и защитив их с помощью лиганда, специального химического соединения.

Ученые измерили время жизни квантовых состояний нанокластеров с помощью фемтосекундной и наносекундной спектроскопии с временным разрешением, чтобы сделать снимки нанокластеров с момента, когда они поглощали энергию от света, в данном случае фемтосекундного лазерного импульса, до тех пор, пока они не выпустили энергию.

Сотрудники Калифорнийского университета в Риверсайде подтвердили результаты, используя расчеты теории функции плотности для анализа молекулярных орбиталей нанокластеров.

Они обнаружили, что нанокластер золота с 30 атомами, с гексагональной плотноупакованной (ГПУ) структурой, имеет квантовое время жизни одной наносекунды.

Но 38-атомный нанокластер золота с объемно-центрированной кубической (ОЦК) структурой имел намного более длительное время жизни — 4,7 микросекунды. Увеличение времени жизни на три порядка дает исследователям достаточно времени для извлечения поглощенной световой энергии из нанокластеров, что имеет значительные последствия.

«Стратегия манипулирования временем жизни возбужденного состояния от очень короткого до очень длинного является захватывающей. Исключительно длинный квантовый срок службы в 4,7 микросекунды сопоставим с таковым для объемного кремния, который используется для коммерческих солнечных элементов», — говорят исследователи. «Это должно дать нам достаточно времени, чтобы эффективно извлекать энергию во внешние цепи, не теряя слишком много энергии на нагрев».

Настроенный квантовый срок службы также может быть использован для повышения эффективности фотокатализа на основе видимого света, используемого для преобразования солнечной энергии в химические вещества, такие как преобразование метанола и этанола из диоксида углерода.


Researchers at the chemistry Department at Carnegie Mellon University have found a way to control the lifetime of gold nanoclusters ' quantum States by three orders of magnitude, which can lead to improvements in solar cell technology and photocatalysis. Their research is published in the journal Science.

Excited quantum States occur when light is absorbed by a particle, and the energy of this light is temporarily stored inside the particle, making its energy higher than its ground state. Energy quickly decays and can be lost as heat for a nanosecond or one billionth of a second. Expanding this quantum state can give researchers more time and opportunities to use the stored energy.

The researchers created atomically accurate gold nanoclusters containing 30 to 38 atoms. They changed the structure of the clusters, rearranging the atoms in exotic configurations and protecting them with a ligand, a special chemical compound.

Scientists measured the lifetime of quantum States of nanoclusters using femtosecond and nanosecond time-resolution spectroscopy to take pictures of nanoclusters from the moment they absorbed energy from light, in this case, a femtosecond laser pulse, until they released energy.

The staff of the University of California-riverside confirmed the results using calculations of the theory of density functions for analyzing the molecular orbitals of the cluster.

They found that a gold nanocluster with 30 atoms, with a hexagonal densely Packed (GPU) structure, has a quantum lifetime of one nanosecond.

But the 38-atomic gold nanocluster with a volume-centered cubic (BCC) structure had a much longer lifetime — 4.7 microseconds. Increasing the lifetime by three orders of magnitude gives researchers enough time to extract the absorbed light energy from nanoclusters, which has significant consequences.

"The strategy of manipulating the lifetime of an excited state from very short to very long is exciting. The exceptionally long quantum lifetime of 4.7 microseconds is comparable to that of bulk silicon, which is used for commercial solar cells," the researchers say. "This should give us enough time to efficiently extract energy into external circuits without losing too much energy to heat."

The customized quantum lifetime can also be used to improve the efficiency of visible light photocatalysis used to convert solar energy into chemicals such as methanol and ethanol conversion from carbon dioxide.

Three-orders-of-magnitude variation of carrier lifetimes with crystal phase of gold nanoclusters, Science (2019). DOI: 10.1126/science.aaw8007 , https://science.sciencemag.org/content/364/6437/279.abstract

https://ab-news.ru

 

Category: Химия- Сhemistry | Added by: zvonimirveres
Log In
Search
Calendar
«  May 2019  »
SuMoTuWeThFrSa
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031
Организации / Оrganizations
Полезные ссылки / Useful links