صفحه اصلی | ان آر تی سی | صفحه اصلی<

09392522438  
   EN | FA
سه شنبه, 18 دی 1397 ساعت 10:38

حکایت تئوری تابعی چگالی

حکایت تئوری تابعی چگالی : تئوری تابعی چگالی حدود نیم قرن پیش اختراع شده است و در حال حاضر یکی از آسان ترین و محبوب ترین میانبر ها برای مطالعه ی سیستم های بس ذره ای می باشد. این تئوری در دوران پر حاصلی متولد شد که بسیاری از فیزیکدان های تئوری تلاش می کردند تا از نظریه ی میدان های کوانتومی پیچیده، مهندسی ساختار الکتریکی کاربردی را استخراج کنند .
باید اشاره کرد که نظریه ی کوانتوم تنها یک مجموعه ی نظری از رمز و رازهای پیچیده نیست، بلکه در واقع یک بنیان فکری و موئثری در توسعه ی مهندسی مواد است. از این ابزار نظری برای توسعه ی پایه های تئوری ترانزیستورها و ابررساناها، درک برهمکنش های مولکولی چه در کانی شناسی و چه در زیست شناسی و توصیف خواص پایه ای تمامی مواد از آلیاژهای بسیار سنگین تا پلاسماهای پر انرژی استفاده می شود. با وجود نقش گسترده ی فیزیک کوانتوم، به ندرت بیش از یک تعریف و تمجید لفظی به آن پرداخته می شود. کمتر پیش آمده که از ایده ی نخست بوهر، هایزنبرگ و شرودینگر که قصد توسعه ی یک تئوری کاربردی در تمامی سطوح زندگی را داشته اند، سخن به میان آید.
یکی از نقاط عطف در این راستا، تلاشی بود که 50 سال پیش توسط پیر هوهنبرگ و والتر کوهن بصورت مقاله ای منتشر و پایه های تئوری تابعی چگالی را بنا نهاد. به کمک این ابزار معادله شرودینگر پیچیده ی بس ذره ای مانند شبکه های بلوری تبدیل به معادلات ریاضی قابل حلی شدند که محققین با استفاده از آنها قادر به پیشبینی خواص الکتریکی و ساختاری مواد شدند.

کوهن جوان در دوران نازی ها، از زادگاه مادری خود اتریش، به مانند سایر یهودیان تبعید شده و به کانادا مهاجرت می کند و در قلب تحولات نظریات کوانتومی حضور می یابد. او در دانشگاه هارواد تحت تعلیم جولیان شوینگر فیزیک کوانتوم را فرا می گیرد و به همراه سایر همتایان خود، فیلیپ اندرسن، رولف لندور و خواکین لوتینگر، با چالش های پیش روی مطالعه ی موادی مانند نیمه هادی ها و آلیاژها روبرو می شود. در نیمه ی دهه 1950، کوهن به عنوان مشاور در آزمایشگاه بل فعالیت می کرد، جایی که در آن چندسالی بود که کارهای جان باردن، والتر برتین و ویلیام شاکلی بر روی ترانزیستورها توجهات را به مطالعه بر روی تئوری فیزیک حالت جامد و نیمه رساناها افزایش داده بود. و نخستین مقاله ی مهم وی در زمینه ی فرض های اولیه ی تئوری تابعی چگالی به همراه هوهنبرگ به واسطه ی تحقیق بر روی آلیاژها در زمان حضور وی در دانشگاه اکول نرمال سوپریور فرانسه منتشر شد.

 امروزه DFT کاملا شناخته شده بوده و نتنها در زمینه ی ساختار الکترونی مولکول ها و مواد جامد مورد استفاده قرار می گیرد، بلکه حتی به عنوان رهیافتی نیمه کلاسیک برای مطالعه ی ساختار اتمی مایعات نیز از آن بهره گرفته می شود. نباید فراموش کرد که برای دست یافتن به هر نظریه ی برجسته ای به فرضیات جسورانه ای احتیاج است. در اصل، می توان چگالی الکترونی (n(r یک سیستم N-الکترونی را بصورت انتگرالی بر روی فضای تابع موج N-الکترون نوشت و سپس با استفاده از آن انرژی کل سیستم بصورت تابعی از (n(r و انرژی پتانسیل (v(r هر یک از الکترون های برهمکنشی با تمام هسته های ثابت را محاسبه کرد (در اینجا انرژی تابعی از تابع (v(r است). پس از آن می توان به کمک تقریب هایی بر روی تابع موج N-الکترونی محاسبات را انجام داد. اما کوهن این ایده را معکوس کرد: چه خواهد شد اگر شما از تابع موج پیچیده ی N-ذره آغاز نکنید و به جای آن از تابع چگالی الکترونی (n(r متغییر ویژه ای استفاده کنید؟ آیا در این حالت پتانسیل خارجی (v(r و در نتیجه انرژی کل (انرژی حالت پایه ی سیستم) تنها وابسته به (n(r نخواهد شد؟ بنابر این تابع چگالی تنها چیزی است که لازم است شما بدانید. “این سوال اساسی ای بود. والتر متوجه شد که او دیگر بر روی تئوری آلیاژ ها کار نمی کند و به موضوع دیگری رسیده است.”
کوهن به اثباتی برای این حدس ساده دست یافت اما بسیار طبیعی بود که او نتواند نسبت به آن یقین حاصل کند چرا که پیش از آن کسی به این موضوع توجه نکرده بود. به همین دلیل وی از هوهنبرگ درخواست پست دکتری نموده و با کمک وی در آزمایشگاه نوزیرز به مطالعات خود ادامه داد. آنها به کمک هم دو فرمول اساسی را برای گاز الکترونی غیر همگن بطور دقیق اثبات کردند، مقاله سال 1964، و در این بین چند اثبات دیگر نیز بدست آوردند. این مقاله بسیار خشک و درک نتایج شگفت آور آن به دقت و توجه عمیقی نیاز داشت. واکنش های اولیه نسبت به این مقاله چیزی جز سکوت نبود، و متعاقباً هوهنبرگ به موضوعات تحقیقاتی دیگری مانند، هیدروداینامیک، گذار فاز و شکلگیری الگوها روی آورد. اما کوهن همچنان به تلاش برای توسعه ی ایده ی خود و تبدیل آن به یک متد کاربردی برای محاسبه ی حالت پایه ی الکترونی مولکول ها و مواد جامد با همکاری لو-جی شیم محقق پست دکتری متولد هنگ کنگ، ادامه داد. مقاله ی بسیار مهم آنها در سال 1965، بطور صریح از پتانسیل رهیافت آنان به مانند تقریبی برای محاسبه ی خواص واقعی جامدات، مانند انرژی چسبندگی و خواص الاستیکی، بر پایه ی اصول کوانتومی خبر میداد. این مقاله اکنون یکی از پرارجاع ترین مقالات تاریخ فیزیک است، اما تا مدتها مورد توجه قرار نگرفته بود. مدتی طول کشید تا محققین به پیشنهادات ارائه شده در این مقاله پی ببرند. تا زمانی که در اولیل دهه 1990 کارهای جان پوپل شیمیدان ها را متقاعد کرد که DFT راه ساده و مناسبی برای محاسبه ی ساختار الکترونی مواد به آنان پیشنهاد می کند. در نهایت این تلاش ها منجر به اهدای جایزه ی نوبل 1998 شیمی به پوپل و کوهن شد.

 

References
    1-Hohenberg, P. & Kohn, W. Phys. Rev. 136, B864–B871 (1964)
    2-Zangwill, A. Preprint at http://arxiv.org/abs/1403.5164 (2014)
    3-Kohn, W. & Sham, L. J. Phys. Rev. 140, A1133–A1138 (1965)

 

 

 

 

منتشرشده در اخبار علمی

نسل جدید سلول های خورشیدی، پروسکایت ها : توان تبدیل انرژی خورشیدی (PCE) نقش زیادی در تولید الکتریسیته در آینده  دارد. سلول‌های خورشیدی پروسکایتی یکی از مهم‌ترین انواع سلول‌های خورشیدی هستند که توسط آنها می‌توان انرژی خورشیدی ارزانتری را  تولید کرد، پس باید به دنبال افزایش بازده در تبدیل انرژی این سلولهای خورشیدی باشیم.
بازده بالا در تبدیل انرژی سلولهای خورشیدی پروسکایتی، به علت جذب قوی نور و برانگیختگیهای مرزی ضعیف آنها می باشد. با افزایش اندازه ی بلور و بهبود کیفیت بلوری هسته ها و لایه ی سطحی ارتقا داده شده، به بازده بالای 18% در توان تبدیل انرژی خورشیدی در این نوع سلول های خورشیدی رسیده اند. با روش Hot-Casting که بر محلول انجام می شود و با افزایش دمای زیرلایه تا c◦ 190 و به هنگام استفاده از محلولهایی با نقطه ی جوش بالا مانند N-دی متیل فرمالید (DMF) و N-متیل-2-پیرولیدون (NMP)، اندازه‌ی هسته به طرز قابل توجهی افزایش می یابد (1 تا 2 میلیمتر). رشد بلور با افزایش اندازه‌ی هسته دو مزیت اساسی دارد: 1) کاهش فاصله‌ی بین نواحی به علت هسته‌های بزرگ بر اختلال‌های باری چیره شده و پسماندی وجود نخواهد داشت. 2) هسته های بزرگتر در حالت بالک نقصان کمتر و تحرک بالاتری دارند که به حامل های تولید نور اجازه‌ی انتشار در طول مجموعه بدون برخوردهای مکرر به ناخالصی ها را می‌دهد (1).
عملکرد قابل توجه فوتوولتائیکی پروسکایت های هیبریدی به طول عمر بلند حامل‌های آنها و تاثیر بالای فوتولومینانس نسبت داده شده است. شرایط رشد پروسکایت و عملیات لایه نشانی تا حد زیادی مورفولوژی لایه، طول عمر حامل ها  و عملکرد دستگاه را تغییر می دهد (2).
همچنین برای جذب بهتر نور در پروسکایت‌ها، از نانوبلورها استفاده می‌شود. نانوبلورهای پروسکایت متیل آمونیوم یدید سرب CH3NH3)PbI3) به کار رفته در سلول‌های خورشیدی مزوسکوپیک،  به عنوان جاذب های نوری تعریف می شوند. لایه نشانی این ذرات بر روی لایه‌های نازک و متخلخل TiO2، تمام رنگهای نور مرئی را جذب کرده و منجر به افزایش چگالی نور در لایه‌های نازک با ضخامت زیرمیکرون می‌شود و PCE تا 9/7% افزایش می‌یابد (3).
علاوه بر آن، لایه نشانی نانو ذرات Al2O3 چارچوبی با ساختار سوپرمزو (MSSC) تشکیل می‌دهند. با نازک‌تر شدن این لایه‌ی متخلخل، یک لایه‌ی نازک جامد و جاذب تشکیل می شود. این پروسکایت جاذب در دمای پایین (کمتر از c◦ 150) علاوه بر افزایش بهره‌ی PCE تا 9/1%، از پراکندگی بار و انتقال هر دو نوع حامل (الکترون‌ها و حفره‌ها) با بهره‌ی نزدیک به 100% حمایت می‌کند. در نهایت با بهینه‌سازی ضخامت لایه‌ی Al2O3 در دمای پایین در سلولهای خورشیدی پروسکایتی با ساختار سوپرمزو، بازده بالای 12/3%  حاصل می‌شود (4). همچنین می‌توان لایه‌ی پروسکایت CH3NH3)PbI3) را با درجه‌ی خلوص بالا، بین دو لایه‌ی خیلی نازک که از مولکول‌های آلی تشکیل شده قرار داد. این مواد آلی با فرایندهای مبتنی بر محلول لایه نشانی می شوند. این مجموعه‌ی ساده، عاری از اکسید فلز و فراوری شده در دمای اتاق، بازده بالای 12% را در mwcm-2 100 می‌دهد (5).

 

[1] Nie, Wanyi, et al. “High-efficiency solution-processed perovskite solar cells with millimeter-scale grains.” Science 347.6221 (2015): 522-525.
[2] Vorpahl, Sarah M., et al. “Impact of microstructure on local carrier lifetime in perovskite solar cells.” Science 348.6235 (2015): 683-686.
[3] Kim, Hui-Seon, et al. “Lead iodide perovskite sensitized all-solid-state submicron thin film mesoscopic solar cell with efficiency exceeding 9%.” Scientific reports 2 (2012).
[4] Ball, James M., et al. “Low-temperature processed meso-superstructured to thin-film perovskite solar cells.” Energy & Environmental Science 6.6 (2013): 1739-1743.
[5] Malinkiewicz, Olga, et al. “Perovskite solar cells employing organic charge-transport layers.” Nature Photonics 8.2 (2014): 128-132.

 

 

 

 

منتشرشده در اخبار علمی
یکشنبه, 11 آذر 1397 ساعت 09:32

مواد پیزوالکتریک

مواد پیزوالکتریک : مواد پیزوالکتریک قادرند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی و بالعکس تبدیل کنند. به این صورت که هنگامی که بر مواد پیزوالکتریک،‌ تنش مکانیکی اعمال شود، (ماده تحت کشش یا تنش) این امر موجب ایجاد میدان الکتریکی در این مواد می‌شود. بطور عکس نیز اعمال یک میدان الکتریکی موجب ایجاد فشار مکانیکی (فشردگی یا کشیدگی) در این گونه مواد می‌شود .

این پدیده در بلورهایی شکل می‌گیرد، که تقارن مرکزی ندارند. اینگونه بلورها دارای مولکول هایی با دو قطب مثبت و منفی بوده و در اصطلاح به اینگونه مولکول‌ها، مولکول‌های دوقطبی گفته می‌شوند. روی این مولکول‌ها محورهایی را فرض می‌کنیم؛ محورهای فرضی که، محور دوقطبی نامیده می‌شوند و مرکز بارها را کنترل می کنند.

در یک بلور یگانه محورهای قطبی، تمام دوقطبی ها در یک راستا قرار می‌گیرند. اینگونه بلورها متقارن‌اند، زیرا اگر شما از هرنقطه ای آنها را قطع کنید، محورهای قطبی منقطع شده نتیجتاً در یک راستا قرار می‌گیرند. در بلورهای چندتایی که دارای نواحی متفاوتی هستند، محورهای قطبی تقارن ندارند زیرا در هیچ نقطه ای در اینگونه بلورها در صورت انقطاع، محورهای قطبی هم‌راستا نیستند.

در شکل زیر جهت‌گیری دو قطبی­ها در بلور چندگانه سمت راست و بلور یگانه در سمت چپ را می‌بینید:

مواد پیزوالکتریک

اثر پیزوالکتریک تنها در مواد غیرهادی رخ می‌دهد و بطور گسترده اینگونه بیان می‌گردد که مواد پیزوالکتریک به دو گروه کریستال‌ها و سرامیک‌ها تقسیم می‌شوند[1].
مواد مولتی فروئیک (Multiferroic)

مولتی فروئیک­ها موادی­اند که به طور همزمان دارای حداقل دو نظم از نظم­های فروئیک اصلی در یک فازند [2]. از موارد مهم در مورد مولتی فروئیک­ها می­ توان به حوزه­ های قابل تغییر (تغییر در نقطه تقارن) و لزوما زوج نبودن آن­ها اشاره کرد [3].

چهار نظم فروئیک­ اصلی عبارت است از: نظم فرو مغناطیس، نظم فرو الکتریک، نظم فروالاستیک و نظم فروترویدیک.

به طور مثال:

 

مواد پیزوالکتریک

مواد پیزوالکتریک
مواد پیزوالکتریک
مواد پیزوالکتریک

در مولتی فروئیک­ها با حضور چند نظم از نظم­های فروئیکی به طور همزمان، چندین حالت مغناطش ، قطبیدگی، الاستیکی و ترویدیکی به وجود خواهد آمد. استفاده از ترکیب این نظم­ها در صورت کاربردی شدن این مواد، راندمان کاری را به شدت افزایش می­دهد.

البته تلاش­ها همچنان ادامه دارد و هنوز ماده­ ای شناخته نشده که تزویج قوی بین دو نظم فروئیکی را به طور کامل دارا باشد. اکثر مولتی فروئیک­های شناخته شده ضعیف که هدف بیشتر تحقیقات اخیرند منگنات­ های شش گوشی و پروسکات­ های پایه بیسموت هستند مثل BiFeO3 (تنها ماده مولتی فروئیک تک فاز، با دمای کوری 1103 درجه کلوین) بنابراین در دمای محیط، هر دو نظم فروالکتریکی و فرومغناطیسی (پاد فرومغناطیسی) را به طور همزمان داراست [2].


تئوری تابع چگالی (DFT)

برای بررسی علت رفتار فروالکتریک و خواص پیزوالکتریک از یک روش تئوری که مبتنی بر نظریه­ های محاسباتی اولیه و بر اساس فیزیک بنیادی است استفاده می­ شود که به ورودی تجربی دیگری از مواد شیمیایی (بارهای هسته) نیاز ندارد. و اکثر نظریه­ های محاسباتی اولیه مبتنی بر تئوری تابع چگالی (DFT) است. که در نظریه DFT انرژی برای هر پیکربندی از اتم­ها با حل مجموعه­ ای از معادلات موثر شرودینگر با یک پتانسیل موثر محاسبه می ­شود. نیروها، فرکانس­های فونونی، بارهای موثر، ثابت­های دی­الکتریک، ثابت­های الاستیک، ثابت­های پیزوالکتریک و قطبش همگی به طور مستقیم برای ساختارهای تعریف شده در شبکه استاتیک قابل محاسبه اند.

مطالعات نظریه­ های اولیه باعث پیشرفت­های عمده ­ای در درک ما از مواد پیزوالکتریک شد و نشان داد که فروالکتریسیته نتیجه رقابت بین نیروهای بلند برد و کوتاه برد است. مواد پیزوالکتریک در جهت فهم نظریه جدید قطبش و نظریه عایق­ها تحت میدان­های الکتریکی توسعه یافتند[4].

هدف کلی از پژوهش محاسباتی پیزوالکتریک­ها:

   ۱- کمک به درک بهتر آزمایشات
۲- کمک به آزمایشات راهنما
۳- پیش بینی مواد جدید

 

:Refrences

[1] www.tebyan.net

[2] بصیری م ، 1391، پایان نامه ارشد:”تاثیر افزودن عنصر لانتانیوم بر ویژگیهای ساختاری، الکتریکی و مغناطیسی نانو ذرات فریت بیسموت تولید شده به روش هم رسوبی”، دانشکده مهندسی و علم مواد گروه الکتروسرامیک، دانشگاه صنعتی شیراز,

[3] Claude Ederer, “First principles studies of multiferroic materials”, School of Physics, Trinity College Dublin,

[4] Ronald Cohen, “First Principles Theories of Piezoelectric Materials”, Carnegie Institution of Washington.

 

 

 

 

 

 

منتشرشده در اخبار علمی
یکشنبه, 11 آذر 1397 ساعت 09:30

PCBM و مشتقات آن

 (PCBM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester یکی از بزرگترین مشتقات فولرن (Fullerene) است که بعنوان پذیرنده‌ی الکترون در opv بکار می‌رود. ساختار فولرن، تقارن و موبیلیتی الکترون خوبی دارد. یک مولکول C60 می‌تواند 4 الکترون دریافت کند، پس C60 و مشتقاتش می توانند بعنوان پذیرنده استفاده شوند[1]. با اینکه C60 می‌تواند در کلروبنزن (CB) و دی کلروبنزن ( DCB) تجزیه شود اما در حلالهای ارگانیک انحلال‌پذیری ناچیزی دارد. برای انحلال ‌پذیری بیشتر، فرم PC60BM آن را در OPV بکار می‌گیرند. در دهه‌ی اخیر PC60BM و مشابه آن PC70BM بعنوان پذیرنده در OPV استفاده شده است. در مقایسه با PC60BM ، PC70BM جذب بیشتری را در ناحیه‌ی مرئی عبور می‌دهد و بدین دلیل اخیرا بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. C70 به علت پروسه‌ی سخت خالص‌سازی ،از C60 گرانتر و کاربردشان محدودتر است. ساختارهای مولکولی و جریان سنتز PC60BM و PC70BM در شکل (1) نشان داده شده است. PC60BM انحلال‌پذیری بالایی در حلالهای ارگانیک معمولی مثل کلروفوم (chloroform) ،تولوئن (toluene) و او-دی کلروبنزن (o-dichlorobenzene) دارد [2].

 

شکل(1): ساختارهای مولکولی  [3] PC60BM و PC70BM

طیف جذبی PC60BM و PC70BM در شکل (2) نشان داده شده است. این شکل ،جذب بالای  این دو ماده را در ناحیه‌ی ماورای بنفش از 200 تا 400 نانومتر را نشان می‌دهد، اماPC70BM  در ناحیه‌ی مرئی نسبت به PC60BM بالاتری را نشان می‌دهد. با استفاده از  PC70BM در OPV بعنوان پذیرنده، نور خورشید و همچنین Jsc (چگالی جریان کوتاه) بیشتری را نتیجه می‌دهد، بنابراین PCE بهتری را از OPV بر پایه‌ی PC60BM  را نشان می‌ دهد.

 

شکل(2): طیف جذب [3] PC60BM و PC70BM

خصوصیات الکترونیکی و سطح انرژی مشتقات فولرن برای سلولهای خورشیدی پلیمری (PSCs ) خیلی مفیدند. ولتاژ مدار باز(Voc) سلولهای خورشیدی  پلیمری (PSC) از اختلاف بین سطح انرژی LUMO فولرن پذیرنده و سطح انرژی HOMO دهنده تعیین می‌شود [4،5]. بنابراین سطح انرژی LUMO مشتقات فولرن پارامتر کلیدی برای تطابق یک پذیرنده با یک پلیمر دهنده است. سطح انرژی دهنده‌ها و پذیرنده‌های  الکترون می‌تواند با روش ولتاگرام تناوبی (cyclic voltammogram ) (CV) اندازه‌گیری شود. سطح انرژی LUMO غیر قابل جابجایی  C60 و PCBM ، تقریبا ۴/۰- الی ۴/۲- الکترون ولت بودند[6،7]. سطح LUMO  بالاتر مواد پذیرنده برای بدست آوردن Voc بالاتر مفید است و برای دسترسی به  سطح LUMO  بالاتر افزاینده‌های دوتایی (bisadducts) یا چندتایی ( multiadducts ) فولرن در OPV ها به کار می‌روند. برای مثال سطح انرژی  bis-PCBM حدود ۰/۰۱-۰/۰۱۵ الکترون ولت بالاتر از PCBM است و وقتی که bis-PCBM بعنوان پذیرنده‌ی الکترون در OPV بر پایه‌ی P3HT به کار رفته ،Voc=0.72 ثبت شده است که 1.2v از وسایل بر پایه‌ی PCBM/P3HT بالاتر است. اما خصوصیات افزاینده‌های دوتایی یا چندتایی به خوبی PCBM نیست ، بنابراین PC60BM و PC70BM هنوز از میان مواد پذیرنده بکار رفته در OPV ها ، بهترین هستند. خصوصیات فتوولتاتیک مشتقات فولرن‌ بعنوان پذیرنده با ساختار PSC بر پایه P3HT بعنوان دهنده بررسی شده است و نتایج آن در جدول(1) و شکل (3) آمده است [10-8].

 

شکل(3) : ساختارهای مولکولی مشتقات چندتایی فولرن[3]

 

جدول(1): عملکرد فتوولتاتیک مواد پذیرنده چندتایی فولرن[3]

 

Refrences:

1.  Sariciftci NS, Smilowitz L, Heeger AJ, Wudl F (1992) Photoinduced electron transfer from aconducting polymer to buckminsterfullerene. Science 258:1474–1476. doi:10.1126/science.258.5087.1474
2.  Hummelen JC, Knight BW, Lepeq F, Wudl F (1995) Preparation and characterization offulleroid and methanofullerene derivatives. J Org Chem 60:532–538. doi:10.1021/jo00108a012
3.  978-1-4471-4823-4_2
4.  Brabec CJ, Sariciftci NS, Hummelen JC (2001) Plastic solar cells. origin of the open circuitvoltage of plastic solar cells. Adv Funct Mater 11:15–26. doi:1616-301X/01/0510-0379
5.  Scharber MC, Wuhlbacher D, Koppe M (2006) Design rules for donors in bulk- heterojunctionsolar cells—towards 10% energy-conversion efficiency. Adv Mater 18:789-794. doi:10.1002/adma.200501717
6.  Sariciftci NS, Braun D, Zhang C, Srdanov VI, Heeger AJ, Stucky G, Wudl F (1993) Semiconducting polymerbuckminsterfullerene heterojunctions: diodes, photodiodes, andphotovoltaic cells. Appl Phys Lett 62:585–587. doi:10.1063/1.108863
7.  He YJ, Li YF (2011) Fullerene derivative acceptors for high performance polymer solar cells. Phys Chem Chem Phys 13:1970–1983. doi:10.1021/ja103275u
8.  Lenes M, Shelton SW, Sieval AB, Kronholm DF, Hummelen JC, Blom PWM (2009) Electron trapping in higher adduct fullerene-based solar cells. Adv Funct Mater 19:3002-3007. doi:10.1002/adfm.200900459
9.  Lenes M, Wetzelaer G, Kooist FB, Veenstra SJJC, Blom PWM (2008) Fullerene bisadductsfor enhanced open-circuit voltages and efficiencies in polymer solar cells. Adv Mater 20:2116–2119. doi:10.1002/adma.200702438
10. Choi JH, Son KI, Kim T, Kim K, Ohkubo K, Fukuzumi S (2010) Thienyl-substitutedmethanofullerene derivatives for organic photovoltaic cells. J Mater Chem 20:475–482. doi:10.1039/B916597E

 

 

 

 

منتشرشده در اخبار علمی
یکشنبه, 11 آذر 1397 ساعت 09:29

بروفن شریک جدید گرافن

وبروفن شریک جدید گرافن : گرافن، یک لایه به ضخامت یک اتم از اتم‌های کربن به زودی یک شریک از نانو مواد جدید دارد. در آزمایشگاه‌ها و ابرکامپیوترها، شیمی‌دان‌ها تعیین کرده‌اند که یک آرایش منحصر به فرد از 36 اتم‌ بور در یک دیسک تخت با یک حفره هگزاگونال در وسط ساختار می‌تواند پایه سازنده‌ی ترجیحی برای ساختاری به نام بروفن باشد. یافته‌ها در Nature Communications گزارش شده‌اند. محققان از دانشگاه Brown به صورت تجربی و آزمایشگاهی نشان دادند که رقیب گرافن بر پایه اتم‌های بور احتمال بسیار بالایی به لحاظ سنتز دارد.
گرافن به عنوان یک ماده شگفت انگیز اعلام شده است. این ساختار تشکیل شده از یک لایه اتم‌های کربن در یک آرایش ساختاری لانه زنبوری است، که بسیار بسیار مقاوم‌تر و سخت‌تر از فولاد و هدایت کننده جریان الکتریکی بهتر از مس می‌باشد. از زمان کشف گرافن دانشمندان پیش بینی می‌کردند که همسایه اتم کربن در جدول تناوبی یعنی بور نیز می‌تواند به صورت یک صفحه تک اتمی، مرتب شود و نظم پیدا کند. مطالعات تئوری و محاسباتی امکان آن را در یک آرایش بسیار خاص پیشنهاد داده بودند. اتم‌های بور دارای یک الکترون کمتر از اتم‌های کربن می‌باشند در نتیجه این کمبود الکترون نمی‌تواند شبکه‌ای لانه زنبوری مانند که گرافن را تشکیل می‌دهد ایجاد کند. نظریه پردازان و محاسباتی‌کاران در این حوزه به منظور شکل‌گیری یک صفحه با ضخامت یک اتم از اتم‌های بور، شبکه‌ای مثلث مانند با یک حفره-نقص شش وجهی (هگزاگونال) در وسط ساختار را پیشنهاد دادند. گرچه هیچ‌گونه شواهد تجربی مبنی بر این لایه نازک اتمی از نانوساختار بورونی تاکنون مشاهده نشده بود گروه لای شنگ ونگ (Lai-Sheng Wang) و همکارانش از دانشگاه Brown به صورت تجربی و محاسباتی نشان دادند که B36 خوشه بورونی شبه مسطح با یک حفره شش وجهی (هگزاگونال) در مرکز ساختار بسیار پایدار است. این مطالعه ارائه‌کننده اولین شواهد تجربی از توانایی شکل گیری بالقوه تک لایه اتمی از صفحه‌ای از اتمهای بور با نقص شش وجهی به صورت ساختاری پایدار می‌باشد. طیف سنجی فوتو الکترونی B36 یک طیف نسبتا ساده‌ را نشان می‌دهد که بیانگر یک خوشه متقارن است. ساختار خنثی B36 کوچکترین خوشه بورونی با تقارن شش‌تایی دارای یک نقص کامل هگزاگونال می‌باشد که می‌تواند به عنوان پایه‌ای بالقوه برای صفحه ‌های گسترش یافته بور دو بعدی در نظر گرفته شود.

 

Reference
Piazza, Zachary A., et al. “Planar hexagonal B36 as a potential basis for extended single-atom layer boron sheets.” Nature communications 5 (2014).

 

 

 

منتشرشده در اخبار علمی

7 روز هفته، 24 ساعته پاسخگوی شما هستیم

social 16 social 13 social 09 social 07 social 05