Fig. 1. Diagramme schématique illustrant le principe de la microscopie à force électrostatique à résolution temporelle et synchronisée. Crédit :Université d'Osaka
Une équipe de recherche de l'Université d'Osaka a développé une méthode améliorée pour produire des images au microscope qui peuvent repérer des électrons rapides passant à travers les nanomatériaux utilisés dans les panneaux solaires. En appliquant la lumière laser sur l'appareil juste au bon moment, ce groupe a atteint pour la première fois une résolution temporelle à la nanoseconde tout en maintenant le grossissement. Ces travaux pourraient améliorer la qualité des matériaux photovoltaïques pour des dispositifs tels que les panneaux solaires en aidant à identifier et à éliminer les inefficacités au cours du processus de fabrication.
Les caméras de surveillance sont omniprésentes, et extrêmement précieux pour la police lorsqu'elle essaie d'attraper des voleurs. Cependant, des caméras qui n'enregistrent qu'une seule image de film par minute seraient inutiles pour appréhender des voleurs rapides qui peuvent s'enfuir en moins de soixante secondes. Les panneaux solaires exploitent la puissance du soleil lorsque les électrons deviennent excités à un niveau d'énergie plus élevé, laisser un vide, ou "trou", derrière. Cependant, si un électron se recombine avec un trou avant d'atteindre l'électrode, l'énergie récupérée est perdue, "voler" l'appareil de son efficacité critique.
Les méthodes de microscopie actuellement disponibles sont trop lentes pour attraper les mécréants en flagrant délit. L'équipe d'Osaka a donc utilisé la microscopie à force électrostatique (EFM), dans lequel un minuscule, la pointe en porte-à-faux vibrante est rendue sensible aux charges électriques passant sous elle. L'EFM est encore généralement trop lent pour observer les électrons et les trous en mouvement, mais leur innovation clé était d'appliquer des impulsions laser synchronisées qui ont frappé l'échantillon au même point de l'oscillation du cantilever. En modifiant le temps de retard entre le début du cycle et l'impulsion laser, ils ont pu créer un film avec des images aussi rapides que 300 nanosecondes. "C'est la première fois que quelqu'un est capable de combiner une résolution temporelle en nanosecondes sans sacrifier le grossissement, ", a déclaré l'auteur principal Kento Araki.
Fig. 2. Images de microscopie à force électrostatique à résolution temporelle de films minces photovoltaïques organiques bicouches. Le pas de trame est de 300 ns. Le film indique clairement que la charge générée sur une surcouche se dissipe et la vallée au bord de la surcouche apparaît comme l'évolution temporelle après l'excitation lumineuse pulsée. Crédit :Université d'Osaka
Lorsque les chercheurs ont sondé la "scène du crime", ils ont pu obtenir des preuves vidéo de la recombinaison au fur et à mesure qu'elle se produisait. Cette méthode peut être extrêmement utile pour concevoir des panneaux solaires plus efficaces en réduisant les pertes d'énergie dues à la recombinaison. Selon l'auteur principal Takuya Matsumoto, "la recherche est également potentiellement utile pour l'étude de catalyseurs ou de batteries qui dépendent de l'activation de la lumière."
L'article, "Microscopie à force électrostatique à résolution temporelle utilisant une génération de charge synchronisée avec une excitation laser pulsée, " a été publié dans Physique des communications .
