Електронна мікроскопія тепер може повністю характеризувати органічні сонячні елементи
Нові горизонти досліджень органічних сонячних елементів за допомогою 3D електронної дифракції
Чи можливо отримати середню структурну інформацію про органічні сонячні елементи, використовуючи лише один інструмент? Відповідь на це питання було знайдено командою дослідників з Франкфуртського університету Ерланген-Нюрнберг, які досягли прориву завдяки впровадженню тривимірної електронної дифракції (3D ED). Відтепер електрони здатні надавати структурну інформацію, котру раніше можна було отримати лише за допомогою рентгенівських променів. Це відкриття дозволяє проводити всебічну характеристику органічних сонячних елементів, використовуючи трансмісійний електронний мікроскоп.
“3D ED був відсутньою частиною, яку нам потрібно було додати до інструментарію електронної мікроскопії”, – пояснив професор Ердманн Шпікер, керівник Інституту мікро- та наноструктурних досліджень та Центру наноструктурного аналізу та електронної мікроскопії (CENEM) при FAU. Впровадження цього методу в дослідження не лише підвищує точність, але й дозволяє безпосередньо порівнювати дані, отримані різними методами.
Електрони проти рентгенівських променів: нові відкриття
Основний акцент нової роботи полягає в порівнянні даних електронів та рентгенівських променів, отриманих з однакових зразків. “Вражає, наскільки добре дані узгоджуються, незважаючи на фундаментально різну природу електронів і рентгенівських променів,” зазначила Ірен Краус, яка виконувала експерименти 3D ED в рамках своєї докторської дисертації. Однак, варто зауважити, що органічні сонячні елементи дуже чутливі до будь-яких променів: навіть низькі дози можуть порушити їх тонкий молекулярний порядок.
Незважаючи на це, результати не зменшують значення рентгенівських методів, а навпаки – вони є доповненням один до одного. Рентгенівські промені мають свою перевагу у відсутності вимог до складної підготовки зразків і особливо підходять для in situ досліджень.
Мультимодальна електронна мікроскопія: поєднання методів
Електронна мікроскопія тепер унікально поєднує в собі середню структурну інформацію, локальне зображення, дифракційне зображення і хімічний аналіз в одному інструменті. “Це те, що ми називаємо мультимодальною мікроскопією,” – зазначив Шпікер. Такий підхід значно розширює можливості дослідження матеріалів та їх вдосконалення.
Ці дослідження є частиною двох ініціатив, що проходять в FAU і фінансуються DFG: Науково-дослідницька група RTG 3103 “Кореляційна матеріальна мікроскопія” (CorMic) та Співпраці дослідницький центр CRC 1719 “Напівпровідники наступ
