Исследователи из Университетского колледжа Лондона (UCL) совершили значительный прорыв в создании лент толщиной в один атом, состоящих из сплава фосфора и мышьяка. Этот принципиально новый материал способен значительно повысить эффективность работы различных устройств, включая аккумуляторы, суперконденсаторы и солнечные батареи.
Впервые фосфорные наноленты были обнаружены исследовательской группой в 2019 году. По прогнозам, этот "чудо-материал" может произвести революцию в самых разных устройствах - от аккумуляторов до биомедицинских датчиков. С момента открытия фосфорные нановолокна уже используются для увеличения срока службы литий-ионных аккумуляторов и повышения эффективности солнечных батарей.
Однако одним из недостатков материалов, содержащих только фосфор, является их плохая электропроводность, что ограничивает их применение в некоторых областях. В своем последнем исследовании, опубликованном в Journal of the American Chemical Society, ученые Калифорнийского университета создали наноленты из фосфора, легированного небольшим количеством мышьяка. Они обнаружили, что эти новые наноленты способны проводить электричество при температурах выше -140°C, сохраняя при этом весьма желательные свойства лент, содержащих только фосфор.
Доктор Адам Клэнси, старший автор исследования, пояснил: "Наша последняя работа по легированию фосфорных нанолент мышьяком открывает новые возможности, в частности, по улучшению хранения энергии в батареях и суперконденсаторах, а также по усовершенствованию детекторов ближнего инфракрасного диапазона, используемых в медицине. Кроме того, оказалось, что мышьяково-фосфорные ленты обладают магнитными свойствами, которые, как мы полагаем, обусловлены атомами вдоль края, что делает их потенциально интересными и для квантовых компьютеров".
Исследователи также отметили, что эта же методика может быть использована для создания сплавов, сочетающих фосфор с другими элементами, такими как селен или германий. Это открывает еще больше возможностей для управления свойствами и потенциальными применениями этого растущего семейства наноматериалов.
Добавление мышьяка в фосфорные наноленты имеет существенные последствия для области хранения энергии. В настоящее время фосфорные наноленты, используемые в качестве анодных материалов в литий-ионных или натрий-ионных аккумуляторах, требуют добавления проводящего материала, например углерода. Однако при включении мышьяка необходимость в углеродном наполнителе отпадает, что приводит к увеличению количества энергии, которую может накопить аккумулятор, и скорости его зарядки и разрядки.
В области солнечных батарей мышьяково-фосфорные нанонити позволяют улучшить прохождение заряда через устройства и тем самым повысить их общую эффективность.
Этот прорывной материал привлек внимание специалистов в данной области. Доктор Джон Доу, известный ученый в области наноматериалов, заявил: "Разработка фосфорно-арсеновых нанолент - это значительное достижение в данной области. Возможность легирования этих материалов открывает новые возможности для повышения производительности устройств и поиска их применения в различных отраслях промышленности".
Потенциальные возможности применения этого нового материала очень широки: от более эффективных аккумуляторов и суперконденсаторов до усовершенствованных солнечных батарей и детекторов ближнего инфракрасного диапазона, используемых в медицине. Благодаря продолжающимся исследованиям и разработкам в этой области, использование фосфорно-арсеновых нанонитей в различных технологических разработках выглядит многообещающим.
