Найден новый метод преобразования света в электричество

В недавней научной работе, за авторством сотрудников Бостонского колледжа был описан новый метод преобразования света в электричество в полуметаллах Вейля с использованием квантовых датчиков.

Найден новый метод преобразования света в электричество

Многие современные технологии, такие как камеры, волоконно-оптические системы и солнечные батареи, основаны на преобразовании света в электрические сигналы. Однако в большинстве материалов простое попадание света на их поверхность не приводит к выработке электричества, поскольку нет определенного направления для его потока. Чтобы преодолеть эти ограничения и создать новые оптоэлектронные устройства, исследователи изучают уникальные свойства электронов в полуметаллах Вейля.

Команда изучила материалы дителлурид вольфрама и тетрателлурид тантала иридия — оба принадлежат к классу полуметаллов Вейля. Исследователи подозревали, что эти материалы могут быть хорошими кандидатами для генерации фототока, потому что их кристаллическая структура по своей природе инверсионно-асимметрична; иными словами, кристалл не отображает сам себя, меняя направление вокруг точки на противоположное.

Исследовательская группа решила разобраться: почему полуметаллы Вейля эффективны при преобразовании света в электричество? Предыдущие измерения могли определить только количество электричества, выходящего из устройства, подобно измерению того, сколько воды течет из раковины в водосточную трубу. Чтобы лучше понять происхождение фототоков, команда стремилась визуализировать поток электричества внутри устройства — подобно составлению карты вихревых потоков воды в раковине.

В рамках проекта ученые разработали новый метод с использованием квантовых датчиков магнитного поля, называемых центрами азота и вакансий в алмазе, для отображения локального магнитного поля, создаваемого фототоками, и реконструкции полных линий тока потока фототока.

Команда обнаружила, что электрический ток течет в виде четырехкратного вихря вокруг того места, где свет падал на материал. Команда также визуализировала, как картина циркулирующего потока изменяется краями материала, и показала, что точный угол края определяет, будет ли общий фототок, вытекающий из устройства, положительным, отрицательным или нулевым.

Эти невиданные ранее изображения потока позволили объяснить, что механизм генерации фототока неожиданно обусловлен анизотропным фототермоэлектрическим эффектом, то есть различиями в том, как тепло преобразуется в ток вдоль различных направлений в плоскости Вейля.

Удивительно, но появление анизотропной термоЭДС не обязательно связано с инверсионной асимметрией, проявляемой полуметаллами Вейля, и, следовательно, может присутствовать в других классах материалов.

По словам авторов, результаты открывают новое направление для поиска других материалов с высокой светочувствительностью. Работа демонстрирует революционное влияние квантовых датчиков на открытые вопросы в материаловедении.

Читайте также

США и Япония хотят добывать редкоземельные металлы на глубине 6 км

США и Япония хотят добывать редкоземельные металлы на глубине 6 км

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck