一种将光转化为电能的新办法

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中国航空报讯：波士顿学院的一个钻研小组发现，光电流沿着Weyl半金属的一条晶轴流入（蓝色图示），并沿着垂直轴流出（黄色/橙色图示），这里表现的是该小组利用量子磁场传感器开发的一种新技术来视察电流的活动状况。
波士顿学院领导的一个团队设计了一种新的量子传感器办法，用于成像和了解Weyl半金属（外尔半金属）中光电流的来源。在比来颁发在《天然-物理学》杂志上的一篇论文中，波士顿学院物理学助理传授Brian Zhou和他的共事发布了一种新办法，即利用量子传感器在Weyl半金属中把光转化为电。
许多当代技术，如照像机、光纤零碎和太阳能电池板都依赖于将光转换为电信号。但是，在大少数资料中，简略地将光照在其外表其实不能发生电，由于没有特定的电的活动标的目的。为了战胜这些限度并发明新的光电子安装，钻研人员正在钻研Weyl半金属中电子的共同特性。
“大少数光电装备需求两种不同的资料来发明空间上的不合错误称性。”Zhou说。他与不列颠哥伦比亚省的8位共事和新加坡南洋理工大学的两位钻研人员协作。“钻研标明，繁多资料内的空间不合错误称性，特别是其热电传输特性的不合错误称性能够惹起自发的光电流。”
该团队钻研了二碲化钨和四碲化钽资料，这两种资料都属于Weyl半金属的范畴。钻研人员疑心这些资料将是发生光电流的良好候选资料，由于它们的晶体构造是固有的反转不合错误称的，也就是说，晶体不会经过环抱一个点的反转标的目的映照到本身。
Zhou的钻研小组着手理解为何Weyl半金属能无效地将光转化为电能。之前的丈量只能肯定从一个装备出来的电量，就像丈量有多少水从水槽流进排水管同样。为了更好地理解光电流的来源，团队试图将装备内的电流可视化——相似于制造水槽中的水流旋涡图。
“作为名目的一部份，咱们开发了一种新技术，使用称为钻石中的氮空穴核心的量子磁场传感器，对光电流发生的局部磁场进行成像，偏重建光电流活动的整个流线。”论文的次要作者，钻研生Wang Yuxuan说。
钻研小组发现，电流在光照到资料之处以4倍的涡流模式活动。钻研小组进一步视察了循环活动模式如何被资料的边沿所改动，并发现边沿的准确角度抉择了流出装备的总光电流是正的、负的仍是零。
Zhou说：“这些从未见过的活动图象使咱们可以解释，光电流的发生机制居然是因为各向同性的光热电效应——也就是说，沿着Weyl半金属的不同面内标的目的，热量如何转化为电流的差别。”各向同性热电的泛起其实不一定与Weyl半金属所显示的反转不合错误称性无关，因此，可能存在于其余种别的资料。
这一发现为寻觅其余高光敏性资料开拓了一个新的标的目的，它展现了量子化传感器对资料迷信中凋谢问题的推翻性影响。
将来的名目将使用共同的光电流活动显微镜来理解其余特异资料中光电流的发源，并推进检测灵活度和空间分辨率的极限。