ボストン— 太陽電池研究で最もホットな新素材には、別のトリックが隠されています。ここにある材料研究協会の会議で、2 つのグループが昨日、これらの新しい発電材料がレーザー光を生成できることを報告しました。ペロブスカイトと呼ばれる材料は安価で製造が容易であるため、エンジニアは電気通信業界のデータ フローを高速化するために使用する、さまざまな色に光る多種多様な安価なレーザーを作成できます。
レーザーは、デジタル通貨の 1 と 0 を表現するためにレーザーの強力な光線を切り刻むことができ、光ケーブルを光速で移動できるため、長い間、現代の電気通信の心臓部でした。しかし、新しいレーザーを作るのは大変なことです。研究者は、電子が供給されると単一波長の光を生成する材料を見つけなければなりません。通常、欠陥は通常、電荷、光の光子、またはその両方を飲み込むため、ほぼ完全な結晶品質の材料を成長させる必要があります。このような高品質の材料を成長させるには、通常、高温、高価な設備、およびその他の費用のかかる手順を使用する必要があります。最高の太陽電池材料を作るには、同様に高価なセットアップが必要です。ペロブスカイトは、既製の溶液から低温で堆積させるだけで、ほぼ完全な複雑な結晶構造を形成することが判明したため、ここ数年で太陽のシーンに爆発的に現れました。しかし、それらは、さらに要求の厳しいアプリケーションであるレーザーを作るのに十分でしたか?
会議では、2 つのグループが、実際にそうであると報告しました。カナダのトロント大学の電気技師であるエドワード・サージェントが率いる最初の研究は、紫外線ビームでペロブスカイト膜を単純にブラストすることから始まりました。科学者たちは、スペクトルの赤外線部分の狭い範囲の周波数でフィルムから光が再び現れることを発見しました。これは、ペロブスカイトが優れたレーザー材料になる可能性を示唆していました。しかし、それはまだレーザーではありませんでした。レーザーを作るために、研究者は光を前後に跳ね返す構造を作らなければなりません。適切な材料では、その往復する光が追加の光子のカスケードを刺激して、すべてが単一の周波数で出現します。そのため、サージェントと彼の同僚は、ペロブスカイトを球体に加工し、光が内部で跳ね返り、赤外線レーザー光として現れることを発見しました。一方、イギリスのオックスフォード大学のヘンリー・スナイスとケンブリッジ大学のリチャード・フレンドの物理学者は、彼らのチームがブラッグ反射器として知られるレーザーミラーの間にペロブスカイトフィルムを挟むと、それも赤外線レーザーを生成したと報告しました。より短い波長のレーザー光が最初に当たったときの光。
ペロブスカイトが商業的に実行可能なレーザーになるまでには、まだ長い道のりがある、と Sargent は言う。まず、研究者は、別のレーザー光線を当てたときではなく、コンセントに差し込んだときに材料がレーザーを発することができることを示さなければなりません。 Sargent のグループも Snaith のグループも、まだそれを行っていません。可能であれば、Sargent は「非常に重要です」と述べています。なぜなら、ペロブスカイトは安価なシリコン ウェーハ上で成長する可能性があり、電気通信業界向けの新しいクラスの安価なレーザーを生み出す可能性があるからです。
そのステップがなくても、この新しい研究は、ペロブスカイトが非常に単純で安価に成長するのにいかに優れているかを強調していると、コロラド州ゴールデンにある国立再生可能エネルギー研究所の材料科学者である David Ginley は述べています。 「素材の良さには本当に驚かされます。」
