財聯社

英國倫敦大學學院（UCL）的研究人員開發出了一種由磷和砷合金組成的單原子厚度的帶狀材料。這種突破性材料具有顯著提高各種設備性能的潛力，包括電池、超級電容器和太陽能電池。

據悉，該研究小組於2019年發現了納米磷帶。這種“神奇材料”預計將徹底改變從電池到生物醫學傳感器等各種設備，並已被用於提高鋰離子電池的壽命和太陽能電池的效率。然而，純磷材料的導電性能並不理想，妨礙了它們在某些應用中的使用。

在這項發表在《美國化學學會雜誌》（Journal of the American Chemical Society）上的新研究中，研究人員創造出了由磷和微量砷製成的納米帶，他們發現這種納米帶能夠在攝氏零下140度以上的溫度下導電，同時還保留了純磷帶非常有用的特性。

資深作者Adam Clancy說：“早期的實驗工作已經顯示了磷納米帶的非凡前景，這是我們UCL團隊在2019年首次創造的。例如，在2021年，有研究表明，將納米帶作爲一層添加到鈣鈦礦太陽能電池中，可以使電池利用更多來自太陽的能量。”

“我們在將納米磷帶與砷合金化方面的最新工作開闢了更多可能性，特別是改善電池和超級電容器的能量存儲，以及增強醫學中使用的近紅外探測器。砷磷納米帶還具有磁性，我們認爲磁性來自於邊緣的原子，這使得它們也有可能用於量子計算機。”他補充道。

研究人員還稱，更廣泛地說，合金化是控制這種不斷增長的納米材料家族特性，從而拓展其應用和潛力的有力工具。同樣的技術也可用於製造磷與硒或鍺等其他元素的合金。

爲了在鋰離子或鈉離子電池中用作陽極材料，磷納米帶目前需要與碳等導電材料混合。通過添加砷，就不再需要碳填料，而且可以去除碳填料，從而提高電池的儲電量和充放電速度。同時，在太陽能電池中，砷磷納米帶可以進一步改善通過器件的電荷流動，提高電池的效率。

具體而言，這些砷磷納米帶是由磷和砷薄片形成的晶體與溶解在零下 50 攝氏度液氨中的鋰混合而成（24小時後，氨被移除，取而代之的是有機溶劑）。這些薄片的原子結構意味着鋰離子只能沿一個方向移動，而不能橫向移動，這就造成了裂紋，從而形成了帶狀晶體。

研究人員表示，這種納米帶只有幾層厚，幾微米長，幾十納米寬。它們可以在液體中大規模生產，然後以低成本大量應用於不同的應用領域。