Исследователи Института науки Токио обнаружили фототок в кристаллах CuCrP₂S₆ при комнатной температуре, хотя их усреднённая структура в этот момент симметрична. По сообщению Phys.org от 5 октября 2026 года, ток без приложенного напряжения возникал вдоль оси a при лазерном освещении во всём диапазоне измерений, от 15 до 300 K. При комнатной температуре его величина была примерно в полтора раза выше, чем в низкотемпературной фазе.

Электроны успевают откликнуться на положение ионов

Объёмный фотовольтаический эффект обычно связывают с кристаллами, в которых нет центра симметрии. В CuCrP₂S₆ при повышении температуры ионы меди Cu⁺ становятся подвижнее и перемещаются между несколькими положениями. Между примерно 145 и 190 K материал переходит в состояние динамического беспорядка, а при комнатной температуре усреднённая структура выглядит симметричной.

Авторы объясняют сохранение фототока разницей во временах движения: электронный отклик на свет занимает фемтосекунды, а ионы перемещаются за пикосекунды или дольше. Поэтому электроны могут реагировать на конкретное, мгновенное положение ионов, а не на усреднённую структуру. Исследователи измеряли ток при лазерном освещении, используя серебряные и платиновые электроды и меняя поляризацию, мощность и длину волны света. Фототок наблюдался только вдоль полярной оси a.

Представим человека, который переходит из одной части комнаты в другую: на длинной выдержке снимок может показать его примерно посередине, хотя в отдельный момент он находится в другом месте. Это условная аналогия, а не описание опыта. В кристалле речь идёт о том, что средняя картина расположения ионов может отличаться от той, на которую успевают откликнуться электроны.

Результат получили на кристаллах, а не на готовой солнечной батарее. В сообщении не указаны КПД устройства и сравнение с коммерческими солнечными элементами. Авторы предполагают, что движение атомов можно учитывать при разработке фотоэлектрических материалов, но испытаний готового устройства в сообщении не описано. Исследование опубликовано в журнале Advanced Functional Materials; сведения о методах и результатах здесь основаны на сообщении Phys.org. Для подготовки собственной публикации можно обратиться к услуге подготовки научной статьи.

Схема объясняет предложенную авторами связь между движением ионов меди, быстрым откликом электронов на свет и фототоком в кристалле CuCrP₂S₆.

Фото: Глеб Коровко / Pexels