科學家將無定形碳用于太陽能轉換

據Mining.com網站報道，芝加哥大學的研究人員利用一種新的方法來了解無定型碳的電子屬性。

與碳原子堆疊成完美重復的三維晶體形成鉆石或碳原子重復平板排列成石墨不同，通常呈現為黑色材料的無定形碳沒有重復的分子結構，因此研究起來更具挑戰性。

“我們需要了解無序碳如何在分子尺度上設計能夠用于太陽能轉換的材料”，該研究項目首席科學家朱莉婭·加利（Giulia Galli）在媒體發布會上表示。

加利指出，幾十年來，科學家們一直在使用經典力學定律，比如描述汽車如何加速的一組方程來模擬原子在無定型碳中的移動方式。

對于元素周期表上的重原子來說，這些經典方程能夠幾乎能夠完全展現材料屬性。但是對于多種形式特別是無定形碳來說，以加利為首的團隊發現僅有這些方程是不夠的。

這位研究者過去30年來一直試圖采用量子力學方法對分子和固體特性進行模擬。她的職業生涯最初就是研究無定形碳，最近有了新認識以后又重新投入此項研究。

在對無定形碳的電子特性進行了新的模擬之后，這一次結合量子原理來描述碳原子的電子和原子核的運動。加利和她的團隊發現，兩者都使用量子力學而不是原子核所用的經典力學對于準確預測無定形碳的性質至關重要。

例如，使用他們改進的量子力學模型，該小組預測電導率要比預期的高。

這一發現不僅有助于理解無定形碳，還有助于理解其他類似的無定形固體。

不過，據科學家稱，還有許多工作要做，因為無定形碳材料的密度不同，其性質有所差別，而其密度又取決于制備材料的方法。

“有序的晶體結構只有一種，而無序的方式有很多”，本文共同作者阿潘·昆杜（Arpan Kundu）表示。