여러 대학(UC San Diego, MIT, Havard University)이 공동 연구를 통해 새로운 에너지 운반 입자를 설계하고 합성했다. 그 입자는 topological plexcitons이라고 하는데 exciton 에너지 전달(exciton energy transfer, EET) 과정을 통해 전자가 더 잘 수송되게 하여 새로운 형태의 태양전지의 개발에 쓰일 수 있다.
많은 연구자들은 EET의 단거리 본성(10nm)에 의해 애를 먹었다. 더우기 exciton[ Exciton은 유기 태양전지에서 에너지의 이동 첫 단계의 주요 선수이다.]은 다른 분자와 상호작용하여 에너지가 빠르게 소멸된다.
연구팀은 excitons과 excitations을 혼성화하여 exciton을 더 멀리 보낼 수 있는 길을 열었다. Excitations은 plasmons이라고 불리는 매우 파동적인 성질을 갖고 있다.
Plasmons과 excitations은 plexcitons이다. Plexcitons은 매우 주목을 받고 있는데 물질과 파동 성분 모두 갖고 있어 화학적 반응을 겪을 뿐아니라 포톤과 같이 매우 빠르게 움직인다.
Plexcitons은 모든 방향을 따라 움직이는 것이 단점이다. 이 문제를 해결하기 위해 toplogical insulators를 생각해 냈다. 이 물질은 완벽한 벌크 상태에서는 절연체이지만 에지에서는 완벽하게 한 방향 금속처럼 거동한다. 즉 도폴로지적으로 보호된 에지 상태를 갖고 있는 것이다.
이 절연체를 이용해서 인가 전기장에 따라 왼쪽으로만, 오른쪽으로만 움직이는 topological plexictons을 만들었다. 놀라운 사실은 그 물질 안에 불순물이 있어도 한 방향으로 움직이는 에너지는 뒤로 튕기지 않는다는 것이다.
이 연구로 부터 새로운 종류의 태양전지의 서로 다른 구성 요소에서 선택적으로 에너지를 부여하는 plexcitonic 스위치를 만들 수 있을 것이다.
참고: http://www.designnews.com/author.asp?doc_id=280745
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