新型纳米带可提高电池和太阳能电池的效率

该研究的通讯作者之一亚当-克兰西（AdamClancy）说："我们在将磷纳米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。"

研究人员所说的纳米带是指一原子厚的磷带，或者更准确地说，phosphorene，一种由单层人工制造的层状黑磷（磷的最稳定形式）组成的二维材料。2019年，UCL的研究人员发现了磷纳米带的潜力，他们发现在过氧化物太阳能电池中加入一层磷纳米带，可以让电池从太阳中获取更多能量。

在目前的研究中，为了提高磷的导电性，他们引入了"微量"砷。将磷和砷薄片形成的晶体与溶解在-58°F（-50°C）液氨中的锂混合。24小时后除去氨水，换上有机溶剂。由于薄片的原子结构，锂离子只能沿一个方向移动，而不能横向移动，从而导致裂纹，形成带状。研究人员创造了一个新的纳米材料家族：砷磷合金纳米带（AsPNRs）。

他们发现，砷磷合金纳米带在130K（-226°F/-140°C）以上具有高度导电性，同时保留了纯磷纳米带的有用特性。AsPNRs的一个关键特性是其极高的"空穴迁移率"。空穴是电子在电子传输过程中的反向伙伴，因此提高空穴的迁移率（衡量空穴在材料中移动速度的指标）有助于提高电流传输的效率。

目前，磷纳米带要用作锂离子或钠离子电池的阳极材料，需要与碳等导电材料混合。研究人员说，由于AsPNRs能提高电池的能量存储量和充放电速度，因此可以省去碳填料。此外，他们还表示，在太阳能电池中使用AsPNRs将改善电荷在设备中的流动，从而提高电池的效率。

克兰西说："砷磷带还具有磁性，我们认为磁性来自沿边缘的原子，这使它们也有可能用于量子计算机。更广泛地说，这项研究表明，合金化是控制这一不断发展的纳米材料家族的特性，进而控制其应用和潜力的有力工具。"

研究人员说，他们的AsPNRs可以在液体中大规模生产，然后可以用这种液体以低成本大量应用于不同的应用领域。

这项研究发表在《美国化学学会杂志》上。