Концепція художника-абстрактного.
На Техніоні досліджуються наноматеріали, що самовідновлюються, які можна використовувати в сонячних панелях та інших електронних пристроях.
Від Термінатора до костюма Людини-павука, у науково-фантастичних фільмах багато роботів і пристроїв, що відновлюються. Насправді, однак, знос знижує ефективність електронних пристроїв, поки їх не потрібно буде замінити. Що таке тріснутий екран вашого мобільного телефону, який заживає за ніч, чи сонячні батареї, які забезпечують енергією супутники, які постійно усувають пошкодження, завдані мікрометеоритами?
Сфера матеріалів, що самовідновлюються, швидко розширюється, і те, що раніше було науковою фантастикою, незабаром може стати реальністю завдяки вченим Техніона – Ізраїльського технологічного інституту, які розробили екологічно чисті нанокристалічні напівпровідники, здатні до самовідновлення. Їхні висновки, нещодавно опубліковані в Розширені функціональні матеріали, описують процес, у якому група матеріалів, які називаються подвійними перовскітами, демонструють властивості самовідновлення після пошкодження випромінюванням електронного променя. Перовскіти, вперше виявлені в 1839 році, нещодавно привернули увагу вчених завдяки унікальним електрооптичним характеристикам, які роблять їх високоефективними в перетворенні енергії, незважаючи на недороге виробництво. Особливі зусилля були докладені до використання перовскітів на основі свинцю у високоефективних сонячних елементах.
Дослідницька група Техніона професора Єгонадава Бекенштейна з факультету матеріально-технічних наук та Інституту твердого тіла в Техніоні шукає зелені альтернативи токсичному свинцю та інженерним перовскітам без свинцю. Команда спеціалізується на синтезі нанорозмірних кристалів нових матеріалів. Контролюючи склад, форму та розмір кристалів, вони змінюють фізичні властивості матеріалу.
Нанокристали – це найменші частинки матеріалу, які залишаються природно стабільними. Їх розмір робить певні властивості більш вираженими і дає змогу використовувати підходи до дослідження, які були б неможливі для великих кристалів, наприклад, зображення за допомогою електронної мікроскопії, щоб побачити, як рухаються атоми в матеріалах. Фактично це був метод, який дозволив виявити саморемонт у безсвинцевих перовскітах.
Наночастинки перовскіту були виготовлені в лабораторії проф. Бекенштейна за допомогою короткого, простого процесу, який включає нагрівання матеріалу до 100°C протягом кількох хвилин. Коли д.т.н. Студенти Саша Халфін і Ноам Вебер, досліджуючи частинки за допомогою просвічувального електронного мікроскопа, виявили захоплююче явище. Електронний промінь високої напруги, що використовується цим типом мікроскопа, викликав дефекти та дірки в нанокристалах. Потім дослідники змогли дослідити, як ці діри взаємодіють з матеріалом, що їх оточує, і рухаються і трансформуються всередині нього.
Вони побачили, що дірки вільно рухаються всередині нанокристала, але уникають його країв. Дослідники розробили код, який аналізував десятки відео, знятих за допомогою електронного мікроскопа, щоб зрозуміти динаміку руху всередині кристала. Вони виявили, що на поверхні наночастинок утворюються дірки, а потім переміщаються в енергетично стабільні ділянки всередині. Припускали, що причиною руху дірок всередину є органічні молекули, що покривають поверхню нанокристалів. Після того, як ці органічні молекули були видалені, група виявила, що кристал спонтанно викидає отвори на поверхню і повертається до своєї первісної первісної структури – іншими словами, кора відновлюється сама.
Це відкриття є важливим кроком до розуміння процесів, які дозволяють наночастинкам перовскіту самолікуватися, і відкриває шлях до їх включення в сонячні панелі та інші електронні пристрої.
Довідка: «Самовідновлення кристалічних пустот у подвійних нанокристалах перовскіту пов’язане з пасивацією поверхні» Саша Халфін, Ноам Вебер, Шакед Дрор, Реут Шехтер, Саар Шаек, Шай Леві, Ярон Кауфман, Леонід Клінгер, Євген Рабкін та Єгонадав 23 грудня 2021 року, Розширені функціональні матеріали.
DOI: 10.1002/adfm.202110421
Професор Єгонадав Бекенштейн отримав ступінь з фізики та хімії в Єврейському університеті в Єрусалимі. Після докторської стипендії в Каліфорнійський університет, Берклі, він приєднався до факультету Техніона у 2018 році. Він отримав численні нагороди, включаючи премію Кете та Франца Вінера (премія за відмінну докторську дисертацію), стипендію Ротшильда для постдокторантів та стипендію Алона за інтеграцію видатних викладачів. У 2020 році він отримав стартовий грант ERC для вчених, які починають кар’єру.
