科学家将无定形碳用于太阳能转换

据Mining.com网站报道，芝加哥大学的研究人员利用一种新的方法来了解无定型碳的电子属性。

与碳原子堆叠成完美重复的三维晶体形成钻石或碳原子重复平板排列成石墨不同，通常呈现为黑色材料的无定形碳没有重复的分子结构，因此研究起来更具挑战性。

“我们需要了解无序碳如何在分子尺度上设计能够用于太阳能转换的材料”，该研究项目首席科学家朱莉娅·加利（Giulia Galli）在媒体发布会上表示。

加利指出，几十年来，科学家们一直在使用经典力学定律，比如描述汽车如何加速的一组方程来模拟原子在无定型碳中的移动方式。

对于元素周期表上的重原子来说，这些经典方程能够几乎能够完全展现材料属性。但是对于多种形式特别是无定形碳来说，以加利为首的团队发现仅有这些方程是不够的。

这位研究者过去30年来一直试图采用量子力学方法对分子和固体特性进行模拟。她的职业生涯最初就是研究无定形碳，最近有了新认识以后又重新投入此项研究。

在对无定形碳的电子特性进行了新的模拟之后，这一次结合量子原理来描述碳原子的电子和原子核的运动。加利和她的团队发现，两者都使用量子力学而不是原子核所用的经典力学对于准确预测无定形碳的性质至关重要。

例如，使用他们改进的量子力学模型，该小组预测电导率要比预期的高。

这一发现不仅有助于理解无定形碳，还有助于理解其他类似的无定形固体。

不过，据科学家称，还有许多工作要做，因为无定形碳材料的密度不同，其性质有所差别，而其密度又取决于制备材料的方法。

“有序的晶体结构只有一种，而无序的方式有很多”，本文共同作者阿潘·昆杜（Arpan Kundu）表示。