- 單原子厚度的磷/砷合金帶可以改善電池、太陽能電池和傳感器
- 來源：倫敦大學學院 發表于 2023/10/7
資料來源:《美國化學學會雜志》(2023)。DOI: 10.1021 / jacs.3c03230
倫敦大學學院的研究人員發明了一種由磷和砷合金制成的單原子厚度的帶狀材料，這種材料可以顯著提高電池、電容器和太陽能電池等設備的效率。
該研究小組于2019年發現了磷納米帶。據預測，這種“神奇材料”將改變從電池到生物醫學傳感器的各種設備，并已被用于延長鋰離子電池的壽命和提高太陽能電池的效率。
然而，純磷材料的導電性不是很好，阻礙了它們在某些應用中的使用。
在發表在《美國化學學會雜志》上的這項新研究中，研究人員創造了由磷和微量砷制成的納米帶，他們發現這種納米帶能夠在-140°C以上的溫度下導電，同時保留了純磷帶的高度有用的特性。
作者亞當·克蘭西博士(UCL化學)說:“早期的實驗工作已經顯示了磷納米帶的非凡前景，這是我們UCL團隊在2019年創造的。例如，在2021年，有研究表明，將納米帶作為一層添加到鈣鈦礦太陽能電池中，可以讓電池利用更多來自太陽的能量。
“我們在磷納米帶與砷合金方面的工作開辟了進一步的可能性，特別是改善電池和電容器的能量儲存，以及增強醫學中使用的近紅外探測器。
“砷磷帶也被證明是磁性的，我們認為這是來自邊緣的原子，這使得它們對量子計算機也有潛在的興趣。”
“更廣泛地說，這項研究表明，合金是一種強大的工具，可以控制這種不斷增長的納米材料家族的性能，從而應用和潛力。”研究人員表示，同樣的技術可以用來制造將磷與其他元素如硒或鍺結合在一起的合金。
為了在鋰離子或鈉離子電池中用作陽極材料，磷納米帶目前需要與碳等導電材料混合。通過添加砷，碳填充物不再是必要的，可以被移除，提高了電池可以儲存的能量和充電和放電的速度。
同時，在太陽能電池中，砷磷納米帶可以進一步改善通過器件的電荷流動，提高電池的效率。
這種納米帶可以在液體中大規模生產，然后以低成本批量應用于不同的應用。
磷納米帶是由克里斯·霍華德教授(倫敦大學學院物理與天文學)領導的跨學科團隊在倫敦大學學院發現的。自2014年分離出二維磷烯片以來，已有100多項理論研究預測，通過制造這種材料的窄帶，可能會出現新的令人興奮的特性。
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