Forskningsområden inom experimentell fysik
Högtrycksspektroskopi
- Fulleren och material avledade från fullerener (polymrer av fullerener, fasövergångar vid högt tryck och temperatur)
- Spektroskopi av kolnanorör (CNTs) (individuella, funktionaliserade SWCNTs, DWNT)
- CNT-stabilitet under extrema förhållanden: högt tryck, hög temperatur, laseruppvärmning
- Grafen vid högt tryck
- Material av CNT och fullerener
- Högtemperatur-superledare (system baserade på MgB2)
Laddnings-/energiöverföring i kompositnanosystem
Effektiviteten hos solceller är beroende av förmågan hos det aktiva materialet att utnyttja inkommande fotoner för att generera elektriska laddningar som sedan transporteras och samlas in. Detta kan göras med hjälp av olika nanokompositmaterial, p-n-övergångar, organiska färger, kvant- och kolprikar samt andra optiskt aktiva nanosystem. På experimentell fysik är vi mycket intresserade av att förstå de grundläggande principerna för laddningsöverföringsprocessen för att maximera solcellens effektivitet genom noggrann optimering av de olika cellkomponenterna. Interaktionen mellan ljus och den absorberande komponenten och effektiviteten hos elektroninjektionen till cellens ledande skikt undersöks genom fotoluminiscensintensitet och livslängdsmätningar.
Vidare bedrivs parallella forskningsaktiviteter för att förbättra solcellernas effektivitet genom spektral modifiering av det inkommande ljuset för att matcha absorptionen av det aktiva materialet med hjälp av lämpliga nedkonverterande och uppkonverterande skikt. Särskilt studerar vi Ag-sensitiserade Tb-Yb sol-gel-glas och glaskeramik för kvantskärning och hybrid nedskjutningslösningar med Eu-komplex för bredbandsförbättring av cellens effektivitet. Inom detta område fokuserar vi på undersökningen av energiöverföringsmekanismen mellan sensibilisatorn och/eller de inblandade sällsynta jordartselementen genom PL-intensitet och tidslösta mätningar.
Solceller baserade på all-oxidmaterial
Metalloxid (MOx) är lämpliga kandidater för fotovoltaik (PV) applikationer. På grund av deras kemiska stabilitet, icke-toxicitet, rikliga tillgångar, låg kostnad och teoretiskt hög verkningsgrad har ett nytt område inom PV utvecklats, med fokus på solceller som helt baseras på MOx-halfledare (från tunna filmer till nanostrukturerade arkitekturer).
På experimentell fysik syntetiserar vi nanostrukturerade all-oxid-solceller, baserade på n-typ nanotrådar (främst ZnO, TiO2 NW) med en p-typ lager ovanpå dem (främst Cu2O, Co3O4, deponerade med ALD eller sputtringsteknik) i en konform kärnskalstruktur.
Undersökning av makro- och nanoelektroniska egenskaper hos all-oxid-enheten utförs med hjälp av standardmakro IV-mätningar under solsimulator, fotoluminescens (PL) och tidsupplöst PL-spektroskopi samt med avancerade AFM-tekniker som c-AFM och KPFM.
Fotoelektroder för organisk katalys
Syntesen av organiska ämnen utförs vanligtvis med hjälp av antingen farliga reaktanter eller höga temperaturer. Dessa kan ersättas genom att använda ljus som energikälla i närvaro av lämplig fotokatalysator. Lösningfassfoto-katalysatorer lider vanligtvis av relativt låg fotostabilitet, höga kostnader och de är beroende av tidskrävande reningsmetoder. Nanostrukturerade metalloxid-elektroder kan vara ett möjligt alternativ till konventionella lösningfass-fotokatalysatorer på grund av låg kostnad, justerbar absorption och ökad stabilitet i en oxidativ miljö. Dessutom, genom att odla dessa halvledande nanostrukturer på ledande substrat, möjliggör de enkel rening av reaktionsprodukten och återanvändning av fotokatalysatorn, samt möjligheten att koppla foto-redoxreaktionen med kompletterande användbara reaktioner i en fotoelektrokemisk konfiguration.
Vår nuvarande verksamhet fokuserar på tillväxt och karakterisering av nanostrukturerade oxider för fotoinducerade oxidation (Fe2O3, TiO2, Co3O4) och reduktionsreaktioner (Cu2O), samt hetero-junktioner som kan förbättra laddningsseparationen och katalytisk aktivitet. Dessa strukturer karakteriseras fullständigt med hjälp av optisk spektroskopi (UV/Vis/NIR-absorption och PL), elektronmikroskopi (HR-SEM, EDS, HR-TEM) och elektrokemiska undersökningar (CV och impedans). Funktionella egenskaper för specifika organiska reaktioner undersöks för närvarande och ytterligare samarbete med grupper inom organisk kemi planeras för att utöka reaktionsportföljen.
Fotokatalys och fotoelektrokemisk vattensönderdelning
Vi arbetar med design och utveckling av halvledande metalloxid (MOx)-nanostrukturer som kan utnyttja solljus för att förbättra kemiska reaktioner i flytande miljö.
Vi designar hybridmaterial där grafenavledningar noggrant inkorporeras i MOx-ramverket som lagrings- och transportagenter för laddningstransportstyrning.
Framkallning av användbara kemiska reaktioner (nedbrytning/förbrukning av organiska och oorganiska vattenföroreningar, generering av syre och väte från vattensönderdelning) vid gränssnittet katalysatormiljö kräver noggrann materialdesign, särskilt inriktad på att främja fotogenererad laddningstransport mot ytan, där redox-utbyten äger rum. Att öka livslängden för fotogenererade laddningar och diffusionslängden för minoritetsbärare, samt att modulera ljushantering inuti dessa hybridstrukturer, är vårt viktigaste fokus i denna forskningslinje.
Vi ägnar särskild uppmärksamhet åt att avslöja grundläggande fysikaliska och kemiska processer på materialeytor, som ligger bakom framgången hos foto(elektro)katalytiska system.
Uppdaterad:
Sidansvarig: Kontakta oss