美國(guó)能源部SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室和斯坦福大學(xué)的研究人員首次使用X射線(xiàn)激光觀察并直接測(cè)量極子的形成。極子是材料中原子晶格的扭曲，在幾萬(wàn)億分之一秒的時(shí)間內(nèi)圍繞著一個(gè)移動(dòng)的電子形成，然后迅速消失。盡管它們的持續(xù)時(shí)間很短，但它們確實(shí)會(huì)影響材料的行為。它們可能就是為什么用鉛混合過(guò)氧化物制成的太陽(yáng)能電池板可以在實(shí)驗(yàn)室中達(dá)到高效率的原因。 t]sk[  
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研究人員表示，這種材料因?yàn)樾�率高、成本低而風(fēng)靡太陽(yáng)能研究。盡管性能優(yōu)異，但研究人員對(duì)其工作的原因卻爭(zhēng)論不休。一些人理論上認(rèn)為，極子可能參與了其中過(guò)程。不過(guò)，新的實(shí)驗(yàn)還是第一次直接觀察到這些畸變的形成，包括它們的大小、形狀以及它們是如何演變的。 <1vogUDW  
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過(guò)氧化物是一種晶體材料，其名稱(chēng)來(lái)源于礦物過(guò)氧化物。研究人員大約在十年前開(kāi)始將這種晶體材料融入到太陽(yáng)能電池中，穩(wěn)步提高了太陽(yáng)能電池的效率。有趣的是，過(guò)氧化物成分內(nèi)的缺陷數(shù)量應(yīng)該抑制電流的流動(dòng)，但事實(shí)并非如此。 fbI5!i#lz  
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在研究該材料中存在著挑戰(zhàn)。盡管它們高效且易于制造，但它們非常不穩(wěn)定，暴露在空氣中時(shí)會(huì)分解，并且含有鉛，必須遠(yuǎn)離環(huán)境。這項(xiàng)研究的研究人員使用了實(shí)驗(yàn)室的Linac相干光源，這是一種強(qiáng)大的X射線(xiàn)自由電子激光器，能夠?qū)Σ牧线M(jìn)行近原子細(xì)節(jié)的成像。它還能夠捕捉以百萬(wàn)億分之一秒為單位發(fā)生的原子運(yùn)動(dòng)。 Mprn7=I{Tg  
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該團(tuán)隊(duì)觀察了斯坦福大學(xué)的一位研究人員合成的材料單晶。在研究過(guò)程中，該團(tuán)隊(duì)用光學(xué)激光器的光照射材料樣品，然后用X射線(xiàn)激光觀察材料在幾十萬(wàn)億分之一秒內(nèi)的反應(yīng)。觀測(cè)結(jié)果顯示，極子畸變從微觀尺度上開(kāi)始，約為固體中原子間間距的大小，并迅速向四周擴(kuò)展，直徑約為50億分之一米。這種作用在皮秒的時(shí)間內(nèi)，在一個(gè)大致球形的區(qū)域內(nèi)，將大約十層原子稍稍向外推移。 bv7)[,i