研究人员首次使用该实验室的X射线激光观察并直接量化了极化子的发展
美国能源部（DOE）的SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的研究人员首次使用该实验室的X射线激光观察并直接量化了极化子的发展。研究人员最近在《自然材料》杂志上报告了他们的结果。
极化子本质上是发生在材料原子晶格中的瞬态畸变。这些畸变仅在几万亿分之一秒的时间内围绕移动的电子形成，然后迅速消失。
尽管极化子转瞬即逝，但它们往往会影响材料的性能，并且也可以解释为什么由铅杂钙钛矿制成的太阳能电池能够在实验室环境中实现令人难以置信的高效率。
上图显示了极有希望的下一代能量材料铅杂钙钛矿中的极化子（防止材料原子晶格畸变）。SLAC和斯坦福大学的科学家首次观察到这些畸变的“气泡”如何在电荷载子周围形成，电荷载子是由光脉冲释放的电子和空穴，在此处显示为亮点。这个过程可能有助于解释为什么电子在这些材料中如此高效地传播，从而导致高太阳能电池性能。图片提供：Greg Stewart / SLAC国家加速器实验室。
钙钛矿杂化晶格的结构柔软而有弹性，类似于Lindenberg所说的“固体和液体同时奇怪地结合在一起”，这就是极化子能够形成和生长的原因。
该小组的观察结果表明，极化子畸变以很小的方式开始-大约几埃，大约存在于固体中原子之间的间隔-并迅速向各个方向向外扩展，达到约五十分之一米的直径，大约增加了50倍。
在大约十亿分之一秒或数十皮秒的过程中，这会在大约一个粗略球形区域内向外推动约10层原子。
Lindenberg补充说：“这种失真实际上相当大，这是我们以前所不知道的。” “这是完全出乎意料的。”
LCLS是美国能源部科学办公室的用户设施。Lindenberg副教授还是斯坦福大学PULSE研究所的研究员，该研究所与SIMES类似，是SLAC和斯坦福大学的联合研究所。
来自英国剑桥大学，丹麦奥尔胡斯大学，德国帕德博恩大学和德国慕尼黑工业大学的研究人员也参与了这项研究工作。美国能源部科学办公室提供了大量资金。