Uutiset

Uusi pseudohiukkanen selittää valon muuntumista energiaksi

Aallon tutkijat mukana uuden pseudohiukkasen löytämisessä.

Suomalaiset tutkijat ovat yhdessä kahden saksalaisen tutkimuslaitoksen kanssa löytäneet uuden pseudohiukkasen, keskikokoisen polaronin, joka selittää auringonvalon muuttumista sähkö- ja kemialliseksi energiaksi.

Keskikokoinen polaroni sinkkioksidissa (keltainen pallo)ja lasersäteet, jotka luovat (sininen väri) ja mittaavat sen energiaa (punainen väri). Energiaspektri näkyy taustalla oranssina. Selvyyden vuoksi sinkkioksidikiteestä näytetään vain kaksiulotteinen leikkaus. 

Pseudohiukkaset havaittiin sinkkioksidissa, joka on aurinkopaneeleissa ja kosketusnäytöissä yleisesti käytetty fotoaktiivinen aine. Keskikokoisella polaronilla uskotaan olevan tärkeä tehtävä prosessissa, jossa valo muutetaan energiaksi.  Nyt tehty löytö antaa mahdollisuuden tehostaa tätä prosessia merkittävästi. Tutkimustulokset julkaistiin tällä viikolla Nature Communications -tiedelehdessä.

Fotokatalyyttinen menetelmä muuttaa auringonvalon energian kemialliseen varastointimuotoon ja aurinkokennojen avulla valon energia muutetaan sähköksi. Näin syntynyt sähkö voidaan varastoida myöhempää käyttöä varten tai hyödyntää välittömästi erilaisissa laitteissa, kuten ledeissä. Menetelmää voidaan myös hyödyntää veden muuttamisessa vedyksi, jota voidaan käyttää autojen polttoaineena.

Aalto-yliopiston professori Patrick Rinke teki yhteistyötä Berliinin Fritz-Haber Instituutin tutkijoiden kanssa, eikä tehtävä hänen mukaansa ollut helppo.

"Aiemmin oletettiin, että polaronit olivat joko suuria tai pieniä. Tarpeeksi asiaa tutkittuamme huomasimme, että kokeellinen spektri viittasi keskikokoiseen polaroniin. Nyt tehdyn havainnon avulla saamme prosessista enemmän energiaa talteen”, kertoo Rinke.

Viime aikoihin asti valon muuttumisen energiaksi on uskottu tapahtuvan elektronien ja aukkojen eli negatiivisesti tai positiivisesti varautuneiden hiukkasten välityksellä. Nyt löydetyt polaronit syntyvät, kun aukko muuttaa materiaalin rakennetta ja liikkuu materiaalin läpi vetäen mukaansa atomikiteen rakennemuutoksen. Pseudohiukkanen koostuu aukosta ja atomikiteen hilarakenteen muodonmuutoksesta.

Saksassa sijaitsevan Karlsruhen teknologiainstituutin tutkijat hyödynsivät täysin uudenlaista koejärjestelyä löytääkseen uuden pseudohiukkasen. He käyttivät korkea-energistä laservaloa luodakseen polaroneja sinkkioksidiin. Polaroni ja sen energiaspektri havaittiin sitten infrapuna-absorptiospektroskopialla, jonka aikaresoluutio oli 100 millisekuntia.

Professori Christof Wöllin mukaan polaronia ei ole koskaan aiemmin havaittu sinkkioksidissa, vaikka se on hänen mielestään keskeinen tekijä, kun valo muutetaan energiaksi.

Havainnon jälkeen tohtori Honghui Shang Berliinin Fritz-Haber-instituutista kehitti huippuluokan teoreettisen ja laskennallisen menetelmän, jonka avulla löydös voitiin luokitella keskikokoiseksi polaroniksi.

 

Lisätietoja:

Professori Patrick Rinke
[email protected]
+358 50 4433199

Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitos
Tutkimusryhmän sivuille: http://physics.aalto.fi/groups/comp/cest

 

 

 

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Timo Nikkanen (vas.), Sini Merikallio ja Juuso Mikkola ovat hakeneet Euroopan avaruusjärjestön ESA:n astronautiksi. Monivaiheinen valintaprosessi tulee kestämään yli vuoden.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Aallosta voi ponnistaa myös astronautiksi

Sini Merikallio, Juuso Mikkola ja Timo Nikkanen saivat opinnoistaan hyvät eväät tänään päättyvään ESAn astronauttihakuun.
Kuvassa näkyvät kaksi opiskelijaa opiskelemassa ja PIR-arvioinnin logo.
Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Kauppakorkeakoulun opiskelijoilta hyvä arvosana koululleen: ”Kauppiksessa luodaan parempaa maailmaa”

Aalto-yliopiston kauppakorkeakoulu on kivunnut toiseksi ylimmälle tasolle kansainvälisessä Positive Impact Rating (PIR) -arvioinnissa, jossa opiskelijat arvioivat oman koulunsa toimintaa kestävän kehityksen ja vastuullisuuden osalta.
instagram posts about Covid
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Korona-aiheisten Instagram-postausten suosio kasvaa, jos niissä esiintyy tunnettuja ihmisiä

Terveysviranomaiset julkaisevat Instagramissa päivityksiä, joissa esitellään koronatartuntaa ehkäiseviä toimenpiteitä, terveystiedotusta ja eturintaman työntekijöitä.
Participant of the Unite! event
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Unite! -projektin jäsenet kokoontuivat määrittelemään avoimen tieteen ja innovaatioiden tiekarttaa

Aalto johti 8.-9.6. ensimmäistä Unite! H2020 -projektin työpajaa, jonka teemana oli tieteen avoimuus