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산업화 이전 시대에 비해 지구의 온난화를 섭씨 2도 이상으로 방지하는 것이 중요하다. 이것은 2015 년 파리 기후 협약의 핵심 목표이다. 이 목표를 달성하려면 온실 가스 배출량을 대폭 줄여야 한다. 그리고 이런 일이 일어나기 위해서는 석유, 가스, 석탄과 같은 화석 연료가 대체로 재생 가능한 에너지 원으로 대체되는 글로벌 에너지 혁명이 필요하다. 예를 들어 태양 광 기술이 더 우수하다면 에너지 전환을 가속화하는 것이 가능할 것이다. 현재 사용중인 실리콘 기반 태양 전지 모듈의 효율성은 최대 20 퍼센트이다. 즉, 현재의 모듈로는 태양 에너지의 4 분의 3 이상을 사용할 수 없다. 태양 에너지를 전기로 보다 효율적으로 변환할 수 있는 실리콘 대체물이 필요하다. 태양 전지 모듈에서 실리콘을 대체할 수 있는 유망한 종류의 재료는 반도체 나노 소재의 것이다. 단지 두 개의 원자 두께를 갖는 이 2 차원 층은 매우 뛰어난 광학적 및 전자적 특성을 지니고 있어 반도체로 매우 적합하다. 그러한 2D 나노 물질의 가장 잘 알려진 예는 그래핀 (graphene)이다. 그러나 연구팀은 현재까지 거의 연구되지 않은 새로운 물질인 전이 금속 디칼코게나이드를 탐구하고자 한다. 이 물질은 복합 재료로서 그 성질은 조성에 따라 다르므로 다양한 용도에 맞게 조정할 수 있다. 그러나 이 물질이 빛과 상호 작용할 때 이러한 물질의 근본적인 과정에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 특수 나노 속성으로 인해 이러한 물질의 물리적 공정이 특히 빠르다. 물리학자들은 현재 태양 광 물질로서의 적합성을 평가하기 위해 이러한 특성을 자세히 조사하기를 원한다. 연구팀의 구체적인 목적은 전하 캐리어, 즉 빛이 조사 될 때 물질 내의 전자를 관찰하는 것이다. 이것은 고성능 초단 펄스 레이저의 도움을 받아 이루어질 것이다. 스냅 샷의 전자는 단지 수백 아토초 (attoseconds) 만 지속된다. 가벼운 입자가 물 분자의 길이를 여행하는데 필요한 짧은 순간이다. 그러나 장기적으로 이 연구는 태양 광 기술에서 이러한 복합 재료의 목표 적용을 향한 길을 원활하게 하고 실제로 에너지 전환을 추진할 것이다. |
