Хятадын эрдэмтэд перовскит нарны зайн зааглах давхаргын материалыг хиймэл оюун ухаанаар олох арга боловсруулжээ

Хятадын Шинжлэх ухаан, технологийн их сургууль (USTC) нь Өмнөд Шинжлэх ухаан, технологийн их сургууль, Хонконгийн Хотын их сургуулийн эрдэмтэдтэй хамтран перовскит нарны зайн зааглах давхаргад тохирох ирээдүйтэй материалыг хиймэл оюун ухаанаар тодорхойлох арга зүй боловсруулснаа Мягмар гарагт мэдэгдлээ.

Энэхүү арга зүй хиймэл оюун ухаан, нягтын функционалын онолд (DFT) суурилсан өндөр бүтээмжтэй шүүлт, химийн мэргэжлийн мэдлэгийг хослуулан нийлэгжүүлэхэд хялбар, зааг дээрээ тогтвортой, өөрөө угсрагддаг нэг молекулын давхаргын (SAM) материалыг илрүүлдэг. Судалгааны үр дүнг Nature Synthesis сэтгүүлд саяхан нийтэлжээ.

Нарны зайн зааглах давхаргын молекулыг зохион бүтээхэд энергийн түвшний тохирол, зааг дахь харилцан үйлчлэл, нийлэгжүүлэх боломж, уусмалаар боловсруулахад нийцэх зэрэг олон хүчин зүйлийг тэнцвэржүүлэх шаардлагатай. Олон дахин туршиж алдаагаа засах уламжлалт арга их цаг хугацаа шаарддаг бөгөөд бие биетэйгээ харшилдаг олон шинж чанарыг нэгэн зэрэг оновчлоход ихэнхдээ хүндрэлтэй байдаг.

Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд судлаачид молекулыг нийлэгжүүлж болох эсэхийг шүүлтийн эхний шатнаас нь харгалзаж, тооцооллын загварчлалыг туршилтын шаардлагатай уялдуулжээ.

Баг PubChem мэдээллийн санд бүртгэлтэй карбазолын уламжлалуудаас 308 функциональ хэсэг ялгаж авчээ. Эдгээрийг хослуулбал 90 мянга гаруй молекулын бүтэц гарган авах боломжтой. Үүнээс 24 хэсгийг сонгож, модульчлан угсран 300 боломжит молекул бүтээжээ.

Эхний шатанд энергийн түвшингээр нь шүүж, боломжит молекулын тоог 124 болгон цөөлсөн байна. Дараа нь нийлэгжүүлэх боломж, молекулын энергийн түвшин, нүхний дахин зохион байгуулалтын энерги, ароматлаг байдал, гетероатомын агууламж зэрэг найман үзүүлэлтэд суурилсан нэгдсэн онооны системээр эрэмбэлж, туршилтаар шалгах молекулаа сонгожээ.

Баг энэ аргаар өндөр эрэмбэлэгдсэн гурван молекулыг сонгон нийлэгжүүлжээ. Эдгээрийг нарны зайд үзүүлсэн үр дүнгээр нь эрэмбэлэхэд онооны системийн таамагтай бараг давхцсан нь аргыг баталгаажуулсан гэж судлаачид үзэж байна.

Хамгийн өндөр эрэмбэлэгдсэн молекулыг ашигласан перовскит нарны зайн эрчим хүч хувиргах үр ашиг 27.2 хувьд хүрчээ. Төхөөрөмж Цельсийн 65 хэмд тасралтгүй гэрэлтүүлэг, хамгийн их чадлын цэгийг мөрдөх (MPPT) нөхцөлд 2000 цаг ажилласны дараа анхны үр ашгийнхаа 95 орчим хувийг хадгалсан байна.

Модульчлагдсан энэхүү арга зүйг бусад зааглах материалын системд ч өргөтгөн хэрэглэж, үр ашигтай, тогтвортой оптоэлектроник материалыг зохион бүтээх, нээх шинэ зам нээж болох юм гэж судлаачид хэлжээ.