锂空气电池普及;石墨烯带的制作都增长;石墨烯的光学探测器。
锂空气电池普及
剑桥大学的科学家们已经开发出一种实验室演示工作lithium-oxygen电池具有很高的能量密度,效率超过90%,可充电2000次以上。
他们演示依赖于一个高度多孔,蓬松的碳电极制成石墨烯(包括单原子厚度的碳原子),和添加剂,改变化学反应在电池的工作,使其更稳定和更有效率。虽然结果是有前途的,研究人员警告说,一个实际的锂空气电池仍然至少需要10年时间。
这个团队开发了使用一个非常不同的化学比早些时候尝试非水锂空气电池,依靠氢氧化锂过氧化(LiOH)而不是锂(Li2O2)。的水和使用碘化锂作为中介,他们的电池显示更少的化学反应会导致细胞死亡,使其更加稳定后多个充电和放电周期。
假彩色降低石墨烯氧化物电极的微观(黑色、中心),哪些主机大(20微米的数量级)氢氧化锂粒子(粉红色)lithium-oxygen电池放电时形成。碘化锂艾滋病的去除粒子在充电,导致一个高效和高度高能量电池与潜在的应用在便携式电子设备、运输、和网格存储。(来源:瓦莱丽Altounian /科学)
正是工程电极的结构,改变一种高度多孔石墨烯,添加碘化锂、电解液的化学组成变化,研究人员能够减少充电和放电之间的电压差为0.2伏特。一个小电压缺口等于一个更高效的电池——以前版本的锂空气电池只有设法把差距降到0.5 - 1.0伏,而0.2伏特是锂离子电池的接近,相当于93%的能源效率。
高度多孔石墨烯电极也大大增加了产能,尽管只有在特定的充电和放电。其他问题仍需要解决包括找到一个方法来保护金属电极,以便它不会形成树突,这可能会导致电池爆炸如果他们种植太多和短路电池。
“尽管仍有大量的基础研究仍然要做,消除一些机械的细节,目前的结果非常令人兴奋,”克莱尔说,灰色,剑桥大学的化学教授。“我们仍在发展阶段,但是我们发现有解决方案与技术相关的一些艰难的问题。”
石墨烯带的制作都增长
从美国威斯康星大学麦迪逊分校的一个研究小组(UW)和美国能源部的阿贡国家实验室已确认的新方法控制增长的路径表面上的石墨烯带的制作都germainum晶体。
华盛顿大学的研究人员使用化学气相沉积生长石墨烯带的制作都在锗晶体。这种技术流的混合甲烷、氢气和氩气气体管式炉。在高温下,甲烷分解成碳原子,解决在锗表面形成均匀的石墨烯片。通过调整室的设置,华盛顿大学的这个研究小组能够发挥了非常精确的控制材料。
“我们发现,当石墨烯生长在锗,它自然形式nanoribbons与这些非常光滑,扶手椅边缘,”迈克尔·阿诺德说,威斯康辛大学麦迪逊分校材料科学和工程学副教授。“宽度可以非常非常狭窄和丝带的长度可以很长,所以我们想要的理想的特性用这项技术在石墨烯带的制作都是自动发生的。”
阿贡纳米材料中心的研究人员已经证实了自主的生长石墨烯带的制作都表面的半导体材料锗在美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员。(来源:内森Guisinger et al。)
用于电子设备,半导体行业感兴趣的主要是三个的面孔锗晶体。描述这些面孔的坐标(X, Y, Z),在单个原子相互连接呈网格结构,每个面水晶(1,1,1)的轴,不同于一个(1 1 0)到另一个(1,0,0)。
先前的研究表明,石墨烯可以生长锗晶体脸上(1 1 1)和(1 1 0)。然而,这是第一次研究记录的生长石墨烯带的制作都在(1,0,0)。
继续调查,研究人员现在可以集中精力为什么自主石墨烯带的制作都生长在(1,0,0)的脸,确定是否有独特的锗和石墨烯之间的交互,可能起到了重要的作用。
石墨烯光检测器
科学家们Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR),与来自美国和德国的同事合作,已经开发出一种新的从石墨烯光检测器反应非常迅速,不同波长的入射光,甚至可以在室温下工作。这是第一次,单个探测器能够监测光谱范围从可见光到红外辐射和正确通过太赫兹辐射。HZDR科学家已经使用新的石墨烯探测器的激光系统的完全同步。
这个相对简单和廉价的构造可以覆盖巨大的光谱范围从可见光到太赫兹辐射。“相比其他半导体硅或砷化镓,石墨烯可以捡光与一个非常大的范围的光子的能量并将其转换为电信号。我们只需要一个宽带天线和合适的衬底创造理想的条件,”斯蒂芬Winnerl博士说,研究所的物理学家在HZDR离子束物理和材料研究。
探测器上的外部天线捕获长波红外和太赫兹辐射和漏斗到石墨烯片位于中心的碳化硅衬底结构。(来源:m . Mittendorff)
它是如何工作的:石墨烯薄片和天线组装吸收光线,从而将光子的能量转移到电子在石墨烯。这些“热电子”增加的电阻检测器并生成快速的电子信号。探测器可以注册入射光在40秒。
衬底的选择已经被证明是一个关键的一步改善光陷阱。“半导体基板用于过去一直吸收某些波长光谱范围但碳化硅仍是被动的,”斯蒂芬Winnerl解释道。然后还有一个天线,就像一个漏斗,捕捉长波红外和太赫兹辐射。因此,科学家们可以增加90倍的光谱范围与之前的模型相比,使最短的检测波长小于最长的1000倍。相比之下,红灯,最长波长对肉眼可见,只有两次只要紫光的最短波长在可见光谱。
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