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최근 물리학자들은 들어오는 빛이 따뜻한 페로브스카이트의 전자를 회전시켜 전류의 흐름 방향에 영향을 미친다는 것을 증명했다. 따라서 그들은 새로운 태양 전지의 개발에 중요한 역할을 할 수 있는 이 결정의 중요한 특성을 발견했다. 그 결과는 현재 국립 과학원 회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences, 'Structural fluctuations cause spin-split states in tetragonal (CH3NH3)PbI3: Experimental evidence from circular photogalvanic effect')에 발표되었다. 태양은 재생 가능 에너지 원의 사용에 중요한 역할을 하고 있다. 태양의 방사선 에너지는 열을 제공하고 그것이 제공하는 빛은 광전지 덕분에 전기로 전환될 수 있다. 페로브스카이트는 화학 공정을 사용하여 간단하게 제조할 수 있는 결정성 화합물로, 햇빛을 몇 년 동안 효과적으로 사용하는 유망한 수단으로 여겨져 왔다. 실험실 조건에서 프로토 타입은 놀라운 수준의 효율성을 달성했다. 페로브스카이트가 왜 그렇게 강력한지에 대한 지식은 거의 없다. 햇빛으로부터 비용 효율적으로 전기 에너지를 생산하기 위해서는 두 가지 요소가 중요하다. 빛은 가능하면 얇은 층에서 가능한 한 많은 전자를 여기해야 한다. 다른 한편으로, 전자는 전류를 뽑아내는 전극에 가능한 한 자유롭게 흐를 수 있어야 한다. 연구자들은 페로브스카이트가 효율적인 전류 흐름을 위해 전자의 회전을 특히 잘 이용한다고 의심한다. 각 전자는 당구 공의 본질적인 회전과 유사한 #39;스핀 #39;을 가지고 있다. 당구 공이 있는 경우와 마찬가지로, 큐에 맞았을 때 왼손 또는 오른손으로 회전하면 테이블 위의 곡선 경로로 이어지고, 과학자들은 페로브스카이트의 전자에서 회전과 정방향 이동이 연계 될 수 있다고 의심해 왔다. 연구팀의 실험에서, 광이 스핀이나 회전 방향을 가진 레이저를 사용했다. 결과는 결정이 왼쪽 스핀으로 빛에 노출되면 전자가 왼쪽으로 이동한다. 빛의 방향이 바뀌면 전자의 흐름 방향도 바뀐다. 이 실험은 전자의 회전 방향과 전류의 흐름 방향이 연결되어 있음을 분명히 보여준다. 지금까지, 과학자들은 페로브스카이트의 원자 구조가 그러한 행동을 하기에는 너무 질서 정연하다고 추정했다. 실제로, 냉각된 페로브스카이트 결정을 이용한 실험은 전자의 회전 방향과 전류 흐름의 방향 사이에 매우 약한 연결만을 보여준다. 그러나 원자의 움직임이 고도로 정돈된 구조의 변동이 심하기 때문에 결정체가 실온으로 가열될 때 이 변화가 일어난다. 열은 페로브스카이트의 결정이 전자의 회전과 흐름의 방향을 연결시킬 수 있게 한다. #39;정상적인 #39; 결정은 그렇게 할 수 없었다. 전자에서의 열과 스핀 사이의 연결의 발견은 연구자들이 페로브스카이트에서 비정상적인 전류 흐름의 중요한 측면을 밝혀 냈음을 의미한다. 그들의 연구는 미래에 이러한 태양 전지의 새로운 재료 개발 및 결정의 높은 에너지 효율에 대한 이해를 향상시키는데 기여할 수 있다. |
