據(jù)北京大學物理學院報道，北大量子材料科學中心的馮濟教授在近期提出通過設計應變分布構造所謂的“太陽能漏斗”結構，這為太陽能采集和光電能量轉換提供了全新的視角。這一工作已發(fā)表在《自然—光子學》雜志上。
傳統(tǒng)的材料所能承受的拉伸彈性應變通常不會超過0.2%。最近出現(xiàn)的一類新型低維材料，如石墨烯，單層二硫化鉬等，能夠承受巨大的彈性拉伸。馮濟及其合作者考慮如何運用彈性應變?yōu)椴牧蠋砬八从械男阅�。他們設想讓探針頂壓懸浮的彈性薄膜，構造出一個不均勻的應變場。彈性應變在微觀上對應的是化學鍵的拉伸或者壓縮，改變材料中電子(或者載流子)的能量分布。通過不均勻的應變分布構造一個對載流子有效的電場。如果在一個器件中實現(xiàn)應力集中，即能實現(xiàn)通過應力場來集中載流子。這就好像一個載流子“漏斗”。馮濟及其合作者提出的器件的幾何形狀也正好是漏斗形。
作為概念演示，馮濟與合作者針對其選擇的量子材料單層二硫化鉬開展數(shù)值模擬。并結合經(jīng)典分子動力學計算出頂壓下的單層二硫化鉬的應變分布，演示了這一設計的可行性。應變和應變場對材料的許多性能在量子層面具有深刻影響。馮濟的工作展示了非均勻應變場在調控載流子方面的獨特能力。
北大物理系稱這項工作是與MIT材料系和核工程系的李巨教授、錢曉峰博士和Cheng-Wei Huang合作完成的，受到中國自然科學基金委、973計劃、美國NSF及空軍等機構的資助。
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