В мире постоянно растет потребностей в энергии, а количество выбросов углерода увеличивается.
Однако может существовать решение этой проблемы – экситоны. Они образуются, когда свет поглощается молекулами или кристаллами. Они также могут излучать свет, когда их применяют в таких устройствах, как светодиоды.
Хотя ученые только начинают понимать весь их потенциал, экситоны могут помочь более эффективно использовать солнечную энергию и резко снизить энергетическую и экологическую стоимость освещения.
Centre of Excellence in Exciton Science — новый исследовательский центр Австралии, возглавляемый Университетом Мельбурна, в партнерстве с другими высшими университетами и организациями со всей Австралии. Многопрофильная команда химиков, математиков, физиков, компьютерных ученых и инженеров сосредоточена на том, чтобы управлять тем, как легкая энергия поглощается, транспортируется и трансформируется в передовые молекулярные материалы. И они хотят, чтобы их работа в конечном итоге помогла улучшить повседневную жизнь.
Экситоны находятся вокруг нас все время. Причина, по которой мы видим свет и цвет, благодаря чему работают наши телевизоры и телефоны, а светлячки могут создавать свет, — это именно экситоны.
Экситоны существуют недолго — от фемтосекунд (один квадриллион в секунду), до наносекунды (тысяча миллионной доли секунды). Каждый материал имеет уникальную экситонную подпись, которая характеризуется тем, как возбуждаются электроны, сколько времени требуется для освобождения энергии и что происходит после этого.
Ученые хотят найти новые материалы с идеальным сочетанием экситонных свойств. Новые синтетические материалы создаются в лаборатории такими исследователями, как доктором Уоллес Вонг в Школе химии и Институте Bio21 при Мельбурнском университете, который разрабатывает высокоэффективные гибкие солнечные элементы.
Задача исследователей — выяснить, как экситоны формируются, как долго они существуют и как это связано со структурой материала. Так они проводят опыты, чтобы найти материал с идеальными свойствами.
— Мы хотим разработать новые материалы для фотогальваники, снизить стоимость солнечной энергии, и мы найти новые способы использования солнечную энергии, в частности гибкие солнечных элементы, поэтому у нас есть больше архитектурных возможностей для использования этих технологий, чем на жесткой крыше, — заявили ученые.
Также эта технология может способствовать сокращению выбросов и созданию светодиодов следующего поколения.