Найден новый способ преобразования света в электрический ток
Во множестве современных технологий, таких, как камеры, солнечные батареи и оптические коммуникации, используются различные типы преобразования света в электрический ток. В этих преобразованиях используются специальные материалы, имеющие фотоэлектрические свойства, и, вполне естественно, что ученые постоянно находятся в поисках новых типов таких материалов, которые могут обеспечить еще более высокую эффективность преобразования. В этом направлении работает и группа исследователей из Наньянского технологического университета, Сингапур, которой недавно удалось обнаружить совершенно новый способ преобразования, обеспечиваемый материалами из класса так называемых Вейловских полуметаллов.
Ученые экспериментировали с дителлуридом вольфрама и тетрателлуридом тантала-иридия, которые оба принадлежат к упомянутому выше классу материалов. «Эти материалы сами по себе демонстрируют пространственную асимметрию структуры их кристаллической решетки» — пишут исследователи, — «Из этого вытекают интересные физические свойства, которые должны снабдить материалы достаточно высокими фото- и термоэлектрическими свойствами».
Первые этапы исследований позволили ученым только определить суммарное количество электричества, производимое материалом при его освещении светом. Но позже ученые задались тонкостями происходящих в материалах процессов, для чего они произвели визуализацию циркулирующих потоков электричества.
«В этой части исследований мы использовали квантовые датчики магнитных полей, построенные на базе азотной вакансии в кристалле алмаза» — пишут исследователи, — «Данные от этих датчиков позволили нам составить полную картину направления и полярности движения потоков электрического тока».
Полученный «снимок» показал, что электрические токи формируют нечто вроде четырех «лепестков», завихрений, вокруг точки освещения материала. И если поместить токосъемники в определенных местах этих завихрений, то можно получить положительный, отрицательный или нулевой электрический потенциал.
«Эти изображения, которые мы видим в первый раз в истории науки, позволили определить, что фотоэлектрические токи происходят в результате удивительного анизотропного фототеромоэлектрического эффекта» — пишут исследователи, — «Оказывается, в среде Вейловских полуметаллов имеются различия между направлениями преобразования тепла в электрический ток».
Также ученые определили, что проявление анизотропного фототеромоэлектрического эффекта не связано с асимметрией кристаллической решетки Вейловских полуметаллов, и, следовательно, такой же эффект может наблюдаться и в материалах других классов.
В своих дальнейших исследованиях ученые собираются увеличить чувствительность и разрешающую способность созданного ими уникального «токового микроскопа», после чего можно будет заняться изучением аналогичных процессов в среде других экзотических материалов.