小尺寸增强了量子点中的电荷转移

在刚刚发表在化学通讯杂志上的一项研究中，美国能源部布鲁克海文国家实验室，斯托尼布鲁克大学和锡拉丘兹大学的科学家们表示，缩小量子点的核心可以增强周围聚合物提取电荷的能力。由光吸收产生的点。

布鲁克海文功能纳米材料中心(CFN)的物理化学家MirceaCotlet说：“由导电聚合物等塑料材料制成的光伏电池与导电聚合物等塑料材料相结合，制造成本更低，成本也更低。”研究小组。“这些材料价格便宜，易于合成，装配相对容易。”

缺点是，目前，基于硅的太阳能设备在效率方面无法超越。但旨在了解纳米级光伏过程的研究可能会改变这一点。

“在CFN上制作和研究单个粒子的能力使我们能够观察和测试大样本中模糊或平均的属性，”与Cotlet和第一作者一起工作的博士后研究员HuidongZang说。。

在太阳能电池中，理想的材料会吸收大量的光并有效地将该能量转换成电荷，这些电荷可以很容易地作为电流提取。为了研究这一过程的细节，科学家们使用了一种由吸收光的镉-硒核心组成的量子点，这种核心被一个保护性的硫化锌壳包围，并被导电聚合物包围。他们测试了聚合物提取量子点吸收光时产生的电荷的能力，并使用具有不同尺寸核心的量子点进行实验。

“我们从理论预测中了解到粒径应该对聚合物的电荷转移产生影响，但直到现在还没有人做过这样的实验，特别是在单粒子水平，”Cotlet说。

当他们改变量子点核心的大小时，科学家发现直径越小，电荷转移过程越有效和越一致。

“通过使用更小的核心，我们提高了电荷转移过程的效率，缩小了电荷转移率的分布，使其更接近理想，变化更小，”Zang说。

科学家正在探索由“空穴”运动产生的特定类型的电荷转移-由于没有带负电的电子而产生的正电荷区域。在电子设备中，空穴可以像电子一样被引导以产生电流。在这种情况下，提取孔有一个额外的好处-它增加了以闪烁模式打开和关闭的量子点保持在“开启”状态的时间。

“孔转移会抑制眨眼，”Cotlet说。“它使光学活性的量子点保持更长时间，这对于光伏工艺来说更好，因为只有在量子点开启时才能提取电荷。”

“用大块样品看不到这种效果是不可能的，因为你看不到'开'和'关'状态。当大量量子点混合在一起时，信号平均出来。你只能通过观察看到它单个纳米粒子。“

Cotlet的团队之前曾进行过一项类似的研究，将量子点与富含碳的巴基球配对。在那项研究中，他们发现了相反的效果：Buckyballs在增加电子转移的同时减少了“开启”时间点。

在梳理点和聚合物(如LED或生物传感器)的其他应用中，科学家正在寻找抑制电荷转移的方法，因为这个过程变得有害。

“知道这些基本原理以及如何在纳米尺度上控制这些过程应该有助于我们优化量子点在各种应用中的使用，”Cotlet说。

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