科学家们揭开了暗激子的秘密世界，暗激子是一种微小的能量载体，对未来的太阳能和LED至关重要。

利用先进的显微镜技术，研究人员以前所未有的细节绘制了它们的形成图，为提高尖端材料的能源效率打开了新的大门。

追踪下一代技术中的隐形能量载体

如何提高太阳能电池等先进技术的效率？哥廷根大学领导的一个研究小组用一种突破性的技术朝着回答这个问题迈出了重要的一步。

科学家们首次能够精确地追踪暗激子 —— 微小而难以捉摸的能量载体 —— 在时间和空间上的运动。这些以前无法检测到的粒子可能在太阳能电池、LED和传感器的未来发展中发挥至关重要的作用。该团队的研究结果发表在《自然光子学》上。

什么是暗激子，为什么它们很重要？

当一个电子被激发并留下一个“空穴”时，暗激子就形成了，形成了一个携带能量但不发光的束缚对 —— 因此才有了“暗”这个词。一种有效的可视化方法是想象一个气球（电子）飘走，留下一个空的空间（空穴），它被一种叫做库仑相互作用的看不见的力束缚在那里。

虽然这些粒子状态很难检测到，但它们在超薄的二维半导体材料中尤为重要。了解它们的行为可以为节能技术的重大进步铺平道路。

理解暗激子的突破

在早些时候的一篇文章中，哥廷根大学物理系Stefan Mathias教授领导的研究小组能够展示这些暗激子是如何在难以想象的短时间内产生的，并在量子力学理论的帮助下描述了它们的动力学。

在目前的研究中，该团队现在已经开发出一种被称为“超快暗场动量显微镜”的新技术，并首次使用它。这使他们能够展示暗激子是如何在一种由二硒化钨（WSe₂）和二硫化钼（MoS₂）制成的特殊材料中形成的，并且在一个惊人的时间内，仅持续55飞秒（0.000000000000055秒），精确分辨率为480纳米（0.00000048米）。

革新太阳能电池和材料科学

“这种方法使我们能够非常精确地测量载流子的动力学，”同样来自哥廷根大学物理系的第一作者大卫·施密特博士解释说。“这些结果为了解样品的性质如何影响电荷载流子的运动提供了基本的见解。这意味着这项技术可以在未来专门用于提高太阳能电池的质量，从而提高效率。”

施密特研究小组的初级研究小组组长Marcel Reutzel博士补充说：“这意味着，这项技术不仅可以用于这些专门设计的系统，还可以用于研究新型材料。”