VU Fizikos fakulteto mokslininkai siekia įminti perovskitų paslaptis

Išgirdę terminą „perovskitai“, dauguma žmonių, ko gero, šiek tiek surauktų antakį ir paklaustų, kas tai yra. Galbūt tuo stebėtis ir nereikėtų – ši unikalia kristaline struktūra išsiskirianti medžiagų klasė šiuo metu daug labiau žinoma mokslininkams, kurie jau daugybę metų ją aktyviai tiria.

Nuotraukos šaltinis: Photocamera.click

Ir tai daro dėl labai paprastos priežasties – perovskitai (naujos kartos puslaidininkinės medžiagos) yra be galo perspektyvūs ir ilgainiui saulės elementus galėtų padaryti ir gerokai mažiau taršius, ir efektyvesnius, nei jie yra dabar. Šios medžiagos tyrimus aktyviai vykdo ir Vilniaus universiteto (VU) Fizikos fakulteto Fotonikos ir nanotechnologijų instituto mokslininkai.
Be galo perspektyvi medžiaga

Perovskitus būtų galima palyginti su grafenu. Pastaroji medžiaga dėl savo perspektyvumo irgi labai ilgai tirta laboratorijose, kol galiausiai pradėta taikyti ir pramonėje. Šiandien grafenas gausiai naudojamas saulės energetikoje, elektronikoje, baterijose. Perovskitai demonstruoja gal net didesnį potencialą, bet jų problema ta, kad jie labai nestabilūs ir labai greitai degraduoja, kai yra drėgmės.

Todėl mokslininkai ir deda didžiules pastangas, bandydami išsiaiškinti, kaip būtų galima panaudoti jų potencialą. Tarp tokių mokslininkų – VU Fizikos fakulteto doktorantas Abdulas Mannanas Majeedas ir jo mokslinis vadovas dr. Patrikas Ščajevas. Jie atliko reikšmingą perovskitų tyrimą, kurio rezultatai publikuoti ir prestižiniame žurnale „Advanced Optical Materials“.

„Šiuo metu perovskitai yra populiarūs dėl lengvos gamybos liejimo būdais. Šia tematika paskelbta nemažai straipsnių, tarp jų ir labai geruose žurnaluose. Mes nutarėme perovskitus pagaminti tuo pačiu liejimo būdu ant besisukančio staliuko azoto atmosferoje, bet padaryti tai su sumažintu švino kiekiu, švino dalį pakeičiant cinku“, – pasakoja dr. P. Ščajevas.

Taip pagamintus mėginius reikėjo tinkamai ištestuoti. Pagalbos fizikai kreipėsi į kolegą dr. Augustą Vaitkevičių. Jis Fizikos fakulteto laboratorijoje atlieka bandymus su aukštos skiriamosios gebos konfokaline mikroskopija, kuri leidžia, panaudojant šviesą, stebėti, kokią ją perovskitai spinduliuoja atgal.

„Šis spinduliavimas atgal visų pirma priklauso nuo medžiagos cheminių savybių, sudėties. Kam viso to reikia? Tai būdas pamatuoti aplinkos poveikį perovskitams. Tokių testų metu galime geriau suprasti, kada jie degraduoja sparčiau, o kada lėčiau, kurios vietos degraduoja, o kurios ne ir t. t. Kitaip tariant, patikrinti, ar kolegų pagaminti perovskitai pasižymi tomis savybėmis, kurių ir tikėtasi“, – dėsto dr. A. Vaitkevičius.
Sudėtingas ir kruopštus darbas

Testavimo procesą nemenkai apsunkina gana kebli perovskitų cheminė sudėtis. Šios medžiagos pasižymi tuo, kad traukia iš atmosferos vandenį ir tirpsta, nes vanduo keičia jų chemines savybes, padaro jas nebe tokias naudingas, kaip norėtųsi. Dirbant su tokiomis delikačiomis medžiagomis būtini tinkami įrankiai. Šiuo atveju dr. A. Vaitkevičius naudojo keliais režimais galinčią dirbti mikroskopų sistemą. Vienas iš jų yra lazerinis skenavimas.

„Lazerio šviesa per objektyvą nukreipiama į bandinius ir sufokusuojama į vieną tašką, kuriame yra perovskitinis sluoksnis. Tas plotelis yra maždaug mūsų plauko dydžio. Mūsų tikslas – pamatuoti perovskitų stabilumą skirtinguose bandiniuose, kuriuose skiriasi jų tankis, laikymo sąlygos ir t. t. Mokslinis straipsnis ir buvo skirtas aprašyti skirtingomis sąlygomis laikomų perovskitų savybes“, – pasakoja jis.

Tačiau pats matavimo veiksmas – tik ilgo proceso pradžia. Sunkiausia dalis yra pasakyti, ką visa tai reiškia.

„Matuodamas tu tiesiog naudoji turimą įrangą ir programinę įrangą. Tačiau pasakyti, kas yra susiję su matavimo sąlygomis, o kas su bandinių paruošimu, kas keičiasi, o kas nesikeičia – gerokai įdomesnis uždavinys. Stebi, analizuoji, lygini su kolegų įžvalgomis, ieškai atsakymų literatūroje. Tai sunkus ir kruopštus procesas“, – pabrėžia dr. A. Vaitkevičius.

Ši analizė užtruko ne vieną savaitę, bet galutiniai rezultatai buvo verti vargo. Paaiškėjo, kad perovskitų bandiniai iš tiesų pasižymi norimomis savybėmis.

„Naudojant dr. A. Vaitkevičius konfokalinius liuminescencijos tyrimus (tai metodas, leidžiantis, panaudojant jų skleidžiamą šviesą, itin aiškiai matyti mikroskopines struktūras), buvo nustatyta stimuliuotos emisijos atsiradimo koreliacija su geresniu liuminescencijos intensyvumu ir emisijos bangos ilgiu. Vėliau interferencinės lazerinės abliacijos būdu ant perovskitų buvo suformuotos DFB gardelės (smulkios optinės struktūros, padedančios tiksliai valdyti ir formuoti lazerio šviesą), o gauti perovskitiniai bandiniai pasižymėjo geru stabilumu ir siaura emisijos linija. Būtent to mes ir siekėme“, – teigia dr. P. Ščajevas.

Perovskitų tyrimai čia tikrai neturėtų sustoti. Iki jų pilnaverčio praktinio taikymo dar laukia gana ilgas kelias. Tačiau VU mokslininkai orientuojasi į ilgalaikę perspektyvą ir pamažu dirbdami juda prie galutinio problemos sprendimo – perovskitų panaudojimo inžinerijoje ir įvairiose šiuolaikinėse technologijose.

• Techninių įgūdžių negana: kaip darbdaviui pamatyti tai, ko neparodo CV?
• Pašto dėžutėje – banko kortelė jūsų vardu: nauja sukčiavimo schema.
• II pakopos lėšas atsiėmę gyventojai jų įdarbinti neskuba.
• Saugumo jausmas gali klaidinti: įspėja dėl dažnai nuvertinamų rizikų namuose.
• Paspirtuko sukelta trauma: koma ir neurochirurgų darbas, sugrąžinęs į gyvenimą.
• Kodėl privataus detektyvo paslaugų kainos gali labai skirtis?
• Ką pagaminti iš makaronų? Trys nebrangios idėjos jaukiam rudens savaitgaliui.
• Energijos rijikas namuose gali būti ne senas prietaisas, o jo nustatymas.
• VU chemikų sukurtas metodas gali paspartinti naujų vaistų kūrimą.
• VU Fizikos fakulteto mokslininkai siekia įminti perovskitų paslaptis.
• Dyzelinui brangstant: kiek galima sutaupyti važiuojant elektra?
• Lietuva užsitikrino JAV dujų tiekimą dešimtmečiui: didesnis kainų stabilumas.
• Ką iš tiesų sako jūsų šuo? Mokslininkas apie DI bandymus iššifruoti gyvūnų kalbą.
• Atsistojus tenka įsikibti, nes aptemsta akyse? Šio simptomo nereikėtų ignoruoti.
• DI bumas toliau brangina IT infrastruktūrą: kainos per metus šoktelėjo.
• Prezidentas: JAV kariai jau pakeliui į Lietuvą.
• Tekste nėra nė vieno žodžio. Ką jame perskaito vaikai?
• Elektriniai paspirtukai mieste: ko reikia, kad visi jaustumės saugesni?
• RRT: Telecentras turės grąžinti LRT 651 tūkst. eurų permoką.
• Tarp darbuotojų ryškėja atskirtis: kokių įgūdžių prireiks norint neatsilikti?
• Ukmergės gamykla ruošiasi auginti komandą iki 400 žmonių.
• Nelegalus darbas statybų sektoriuje: individualios veiklos pažyma neapsaugo.
• Atrodė puikiai, kol neišvažiavo į kelią: ką gali slėpti stovėjęs automobilis?
• Darbo skelbimo nebeužtenka: kas veikia ieškant specialistų.
• Vaikas išvėmė vaistus: sugirdyti dozę dar kartą ar laukti kito vartojimo?
• Rusijos GPS trikdžiams suvaldyti „Bitė“ įsigijo atominį laikrodį.
• „Nėra ką valgyti“, nors šaldytuvas pilnas: kodėl taip nutinka ir ką daryti?
• Sukčiai apie jus gali žinoti daugiau, nei manote: įvardijo 5 pagrindines schemas.
• Verslo atsparumas „Dienai X“: nuo atsarginių kopijų iki veiklos tęstinumo.
• Kai vaikai moko senjorus, o senjorai – vaikus: skirtingos kartos kartu.
• Kodėl vaikas skriaudžia kitus?
• Pirmas nuosavas būstas: ką svarbu žinoti renkantis elektros tiekimo planą?
• Privačios gydymo įstaigos siekia toliau veikti su sistema.
• Jūsų televizorius – lyg meno kūrinys: profesionalus televizorių pakabinimas.
• DI asistentas jau gali atlikti veiksmus už jus: ekspertas įvardijo rizikas.
• Nauja šildymo sezono pradžios ir pabaigos tvarka: kokią teisę turi gyventojai?
• Kaip paruošti mėgstamus patiekalus be mėsos? Nustebins skonis ir žema kaina.
• Darbuotojai išeina ne dėl atlyginimo: priežastis – prastas vadovavimas.
• Kruasanai – ne tik pusryčiams: 5 idėjos, kurios padės šį kepinį atrasti iš naujo.
• Įrankis naujas, įpročiai seni: kodėl DI įdiegimas dar negarantuoja produktyvumo?

Šio sąrašo naujienos detaliau

Daugiau ankstesnių naujienų:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131  132  133  134  135  136  137  138  139  140