新型高效的基发光二极管诞生

新型高效的基发光二极管诞生

　　据物理学家组织网2月18日报道，硅纳米晶体的尺寸仅为几纳米，却具有很高的发光潜力。来自德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和加拿大多伦多大学的科研人员借助硅纳米晶体，成功制造出了高效的硅基发光二极管（SiLEDs），其不含重金属，却能够发射出多种颜色的光。

　　硅虽然在微电子和光伏产业占据着主导地位，但长期以来其却一直被认为不适合发光二极管的制造。然而，这在纳米尺度却并非正确，由成百上千的原子构成的微小硅纳米晶体能够产生光线，也具备成为高效光发射器的巨大潜力。迄今为止，硅基发光二极管的制造一直局限于红色的可见光谱范围和近红外线，因此制造可发出彩色光的二极管可谓绝对新颖。

　　通过采用不同大小的单分散纳米粒子，能够改变二极管所发出光的颜色。其可由深红色光谱区域调谐至橘黄色的光谱区域，外量子效率亦可达1.1%。值得一提的是，制成的硅基发光二极管具有令人惊讶的长期稳定性，这在此前从未实现过。操作组件寿命的增长是因为只采用了同一尺寸的纳米粒子，这能有效增强敏感的薄膜元件的稳定性，而可导致短路的过大尺寸粒子则被排除在外。

　　此款彩色硅基发光二极管还具有不含有任何重金属的优势。与使用硒化镉、硫化镉或硫化铅的研究不同，此次采用的硅纳米粒子完全不具毒性，而且地球上的硅储量丰富，成本低廉，更有利于硅基发光二极管的进一步发展。

　　此外，新型发光二极管惹人注目的方面亦在于其发光区域的同质性。研究人员表示，随着液态处理的硅基发光二极管或能以低成本大批量制成，纳米粒子“群体”也将进入新领域，相关潜力将难以估计，而教科书上有关半导体元件的描述或许也将被改写。（张巍巍）

超级电容器性能由 碳电极材料结构决定

　　据《自然》杂志报道，法国研究人员发现，用来制造超级电容器电极的碳材料结构越不规则，超级电容器的电容就越大，对高压的承受能力也越强。

　　超级电容器是一种新型储能装置，具有充电时间短、输出功率高、寿命长等优点，可用于车辆制动能量回收系统等。其工作原理基于电极和电解液中的正负离子间的相互作用，电极表面积越大、和正负离子间的相互作用越强，电容就越大。

　　法国国家科研中心和奥尔良大学研究人员借助核磁共振光谱技术量化分析了电极和正负离子间的静电作用强弱，结果发现，碳电极材料结构越不规则，超级电容器的电容就越大，对高压的承受能力也越强。

    相研究人员认为，这一发现有助于人们改进超级电容器性能。

铁基催化剂 可降低燃料电池成本

　　本报讯据物理学家组织网2月18日报道，美国能源部太平洋西北国家实验室的研究人员，首次采用铁基催化剂快速、高效分裂氢气发电，使燃料电池的成本大幅降低。

　　该实验室分子电催化中心带头人、化学家R·莫里斯·布洛克说，现在燃料电池采用铂作为催化剂，其缺点是价格要比铁超出1000倍。而他的研究小组已在开发使用较为便宜的金属，如将镍和铁作为催化剂，可以快速分割氢，达到每秒两个分子，接近商业催化剂的效率。

　　燃料电池是通过氢使化学燃料中的电子发电：一大块金属的铂作为催化剂，爆裂一个氢分子如同炸开一个鸡蛋，像蛋清一样的白色电子“淌”出形成电流。由于铂特殊的化学性质能够做到这一点，因此化学家不能简单地用更便宜的铁或镍取代这种昂贵的金属。然而，一种存在于自然界中被称为“氢化酶”的分子可使铁分裂氢。

    要做到这一点，需要在早期过程中不均衡地分离氢分子。鉴于一个氢分子是由两个质子和两个电子构成，研究中需用催化剂先拖拽走一个质子并将其发送，而之后其会被一种叫做质子受体的分子捕捉。在实际的燃料电池中，这种受体将被氧化。一旦最初的质子与其电子之间的拉拢力量消散，电极便会很容易拽掉第一个电子。然后，另一个质子和电子也同样会被移除，这样，两个电子就会穿梭于电极间。实验显示，过电压达160—220毫伏，显然已经具有商业催化剂的效率。

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