財聯(lián)社11月21日訊（編輯 黃君芝）英國倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）的研究人員開發(fā)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(shè)備性能的潛力，包括電池、超級電容器和太陽能電池。

據(jù)悉，該研究小組于2019年發(fā)現(xiàn)了納米磷帶。這種“神奇材料”預(yù)計將徹底改變從電池到生物醫(yī)學(xué)傳感器等各種設(shè)備，并已被用于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(dǎo)電性能并不理想，妨礙了它們在某些應(yīng)用中的使用。

在這項發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會雜志》（Journal of the American Chemical Society）上的新研究中，研究人員創(chuàng)造出了由磷和微量砷制成的納米帶，他們發(fā)現(xiàn)這種納米帶能夠在攝氏零下140度以上的溫度下導(dǎo)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(jīng)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(chuàng)造的。例如，在2021年，有研究表明，將納米帶作為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?！?/p>

“我們在將納米磷帶與砷合金化方面的最新工作開辟了更多可能性，特別是改善電池和超級電容器的能量存儲，以及增強醫(yī)學(xué)中使用的近紅外探測器。砷磷納米帶還具有磁性，我們認為磁性來自于邊緣的原子，這使得它們也有可能用于量子計算機?！彼a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(yīng)用和潛力的有力工具。同樣的技術(shù)也可用于制造磷與硒或鍺等其他元素的合金。

為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(dǎo)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小時后，氨被移除，取而代之的是有機溶劑）。這些薄片的原子結(jié)構(gòu)意味著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(guī)模生產(chǎn)，然后以低成本大量應(yīng)用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。