Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Meneroka penukaran haba kepada elektrik dalam molekul tunggal

Anonim

Penukaran langsung perbezaan suhu ke elektrik, yang dikenali sebagai kesan termoelektrik, adalah pendekatan yang mesra alam untuk menuai secara langsung dari haba. Keupayaan sesuatu bahan untuk menukarkan haba ke elektrik diukur dengan angka merit thermoelectricnya. Bahan-bahan dengan angka merit thermoelectric yang tinggi adalah sangat diinginkan untuk digunakan dalam penuaian tenaga. Kesan kurungan kuantum dalam nanomaterials yang timbul daripada keadaan elektronik mereka yang diskret boleh meningkatkan angka merit thermoelectric mereka. Khususnya, satu molekul merapatkan dua elektrod memaparkan kurungan kuantum. Pengoptimuman keadaan elektron satu molekul merapatkan elektrod dapat menghasilkan kesan thermoelektrik yang besar. Hubungan antara molekul dan elektrod juga akan mempengaruhi kelakuan thermoelectricnya. Walau bagaimanapun, hubungan ini jarang dipertimbangkan kerana masalah teknikal.

iklan


Penyelidik di Universiti Osaka baru-baru ini menyiasat pengaruh bahawa geometri kenalan molekul-elektrod tunggal mempunyai tingkah laku thermoelektrik molekul. Seperti yang dilaporkan dalam edisi Laporan saintifik baru-baru ini, mereka pada masa yang sama mengukur konduktans elektrik dan thermovoltage molekul dengan kumpulan yang berlainan mengikat molekul ke elektrod pada suhu bilik dalam vakum.

Pasukan pertama yang direka bentuk terdiri daripada elektrod emas yang disebarkan oleh pelbagai molekul tunggal. Jarak antara elektrod, yang dipegang di bawah kecerunan suhu, telah berulang kali meningkat dan berkurangan semasa konduktans elektrik dan termovoltage bagi setiap struktur diukur.

"Kami menyiasat ciri-ciri thermoelectric dari pelbagai molekul berasaskan benzena tunggal dengan penekanan kepada pengaruh struktur persimpangan mereka, " kata penulis yang berkaitan Makusu Tsutsui. "Molekul-molekul itu menunjukkan tingkah laku yang berbeza bergantung kepada kumpulan elektrod-pengawal mereka, dan semua jenis molekul dipamerkan pelbagai keadaan termoplastik."

Keadaan molekul berbilang termovoltase diselidiki oleh pengukuran termoelektrik dan analisis teori. Kesan thermoelektrik terbesar diperhatikan untuk struktur yang mengandungi hubungan tali yang terbentang dengan elektrod emas. Peningkatan thermovoltage struktur dengan ikatan emas-thiol diregangkan dikaitkan dengan konfigurasi ini memindahkan tahap tenaga molekul yang terlibat dalam pengangkutan elektron ke kedudukan yang lebih baik.

"Ketergantungan yang diperhatikan terhadap termovoltage pada kumpulan penambat dalam struktur persimpangan menunjukkan cara memodulasi prestasi thermoelectric peranti tunggal molekul, " jelas Tsutsui.

Keputusan kumpulan memperluas pemahaman kita tentang bagaimana geometri satu peranti molekul dapat mempengaruhi angka merit thermoelectricnya. Penemuan ini harus menyumbang kepada pembangunan peranti thermoelectric molekul tunggal yang dapat menghasilkan elektrik dari cekap dengan cekap.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Universiti Osaka . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Makusu Tsutsui, Kazumichi Yokota, Takanori Morikawa, Masateru Taniguchi. Peranan terowong vakum dan mekanik hubungan dalam termopower molekul tunggal . Laporan Saintifik, 2017; 7: 44276 DOI: 10.1038 / srep44276