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    模拟纳米结构中的阳光收集:为了创建下一代太阳能电池板,科学家必须对复杂的相互作用进行建模
    2021年05月12日    阅读量:1011    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

    要创建下一代太阳能电池板和其他光驱动设备,科学家必须对复杂的相互作用进行建模。


    从单个原子到具有数千个原子的超大型系统,不同规模的建模都可以提供所需的见解。在《化学评论》的一篇评论文章中,一组科学家评估了用于模拟超薄膜中电子状态的计算的最新技术水平中国建材网cnprofit.com


    计算和结果模型为相关的预测电子和光学特性以及光驱动的动态过程提供了新的思路。


    例如,科学家开发了一些模型,这些模型得出了合理的设计原则,以实现更好的太阳能电池板和其他太阳能转换技术。


    这篇评论文章为了解科学状况提供了一站式服务,并重点介绍了即将出现的计算挑战,例如模拟大量原子和跨尺度的现象,例如影响更大范围的原子尺度上的相互作用。


    科学家们审查了有机和半导体纳米结构中光驱动过程的电子结构计算。他们还回顾了这些计算如何进一步加深了我们对纳米结构的光学性质和激发动力学的理解。


    在审查中,这些纳米结构的范围从称为零维量子点的纳米晶体到准一维材料的有机半导体的纳米管和孤立的聚合物链。这些纳米结构的大小,形状和拓扑控制它们的特性。


    尺寸定义了这些纳米结构中的“量子限制”,并影响了电子结构和“光物理”。


    例如,量子点的大小决定了电子激发的范围,即,电子带隙在很大程度上取决于量子点的大小。


    此外,从表面化学到结构紊乱的各种因素也会影响电子性能以及太阳能转换设备中的光收集和载流子传输。科学家们强调了理论,建模和仿真如何补充实验以充分理解和利用电子和结构特性。


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    然而,作者发现了挑战,范围从大规模纳米结构中无法计算的原子数到必须克服的重要光学现象的复杂性和多尺度性质。


    这项工作得到了美国能源部(DOE)科学办公室(基础能源科学办公室)(量子点)和DOE科学用户设施办公室集成纳米技术中心的支持;


    洛斯阿拉莫斯国家实验室(实验室指导研究与开发);国家科学基金会(功能化的单壁纳米管);和阿尔弗雷德·P·斯隆研究奖学金(聚合物工作)。


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