锂电、光伏电池等均将受益！“神奇新材料”可显著提高设备性能……
财联社
英国伦敦大学学院（UCL）的研究人员开发出了一种由磷和砷合金组成的单原子厚度的带状材料。这种突破性材料具有显著提高各种设备性能的潜力，包括电池、超级电容器和太阳能电池。
据悉，该研究小组于2019年发现了纳米磷带。这种“神奇材料”预计将彻底改变从电池到生物医学传感器等各种设备，并已被用于提高锂离子电池的寿命和太阳能电池的效率。然而，纯磷材料的导电性能并不理想，妨碍了它们在某些应用中的使用。
在这项发表在《美国化学学会杂志》（Journal of the American Chemical Society）上的新研究中，研究人员创造出了由磷和微量砷制成的纳米带，他们发现这种纳米带能够在摄氏零下140度以上的温度下导电，同时还保留了纯磷带非常有用的特性。
资深作者Adam Clancy说：“早期的实验工作已经显示了磷纳米带的非凡前景，这是我们UCL团队在2019年首次创造的。例如，在2021年，有研究表明，将纳米带作为一层添加到钙钛矿太阳能电池中，可以使电池利用更多来自太阳的能量。”
“我们在将纳米磷带与砷合金化方面的最新工作开辟了更多可能性，特别是改善电池和超级电容器的能量存储，以及增强医学中使用的近红外探测器。砷磷纳米带还具有磁性，我们认为磁性来自于边缘的原子，这使得它们也有可能用于量子计算机。”他补充道。
研究人员还称，更广泛地说，合金化是控制这种不断增长的纳米材料家族特性，从而拓展其应用和潜力的有力工具。同样的技术也可用于制造磷与硒或锗等其他元素的合金。
为了在锂离子或钠离子电池中用作阳极材料，磷纳米带目前需要与碳等导电材料混合。通过添加砷，就不再需要碳填料，而且可以去除碳填料，从而提高电池的储电量和充放电速度。同时，在太阳能电池中，砷磷纳米带可以进一步改善通过器件的电荷流动，提高电池的效率。
具体而言，这些砷磷纳米带是由磷和砷薄片形成的晶体与溶解在零下 50 摄氏度液氨中的锂混合而成（24小时后，氨被移除，取而代之的是有机溶剂）。这些薄片的原子结构意味着锂离子只能沿一个方向移动，而不能横向移动，这就造成了裂纹，从而形成了带状晶体。
研究人员表示，这种纳米带只有几层厚，几微米长，几十纳米宽。它们可以在液体中大规模生产，然后以低成本大量应用于不同的应用领域。
