Структура молекулярного реле забезпечує швидшу фотонну перетворення для сонячної та медичної енергетики

Революційна молекулярна структура для покращення фотонного перетворення

У сучасному світі питання ефективної перетворення сонячної енергії стало як ніколи актуальним. Вчені з університету Кобе розробили нову молекулярну архітектуру, яка прискорює перетворення світла шляхом забезпечення швидшого внутрішньомолекулярного руху енергії. Цей прорив може прокласти шлях до більш ефективних технологій сонячної енергетики та покращених медичних діагностик.

Фотонна конверсія, процес, у якому два низькоенергетичні частинки світла об’єднуються в одну високоенергетичну частинку, обіцяє значні перспективи для застосування у фотоелектричних панелях та цілеспрямованих терапіях. Проте цей метод зазвичай залежить від рідкісних і неефективних молекулярних зіткнень з точним вирівнюванням. Дослідники тривалий час шукали способи покращити як надійність, так і ефективність цього процесу.

Інновації в молекулярному дизайні

Під керівництвом фотонауковця KOBORI Yasuhiro, команда з Кобе розробила молекулу, яка значно підвищує ймовірність успішних подій енергетичного злиття. Застосувавши три молекули антрацену навколо одного борного атома, вони створили структуру, в якій збуджений стан, відомий як триплетний екситон, може швидко перескакувати між антраценами. Це внутрішнє перескакування збільшує ефективний простір взаємодії та зберігає рівні енергії, роблячи злиття енергій — так зване триплет-триплетне аннігілювання — більш ймовірним під час молекулярних зустрічей.

“Наш аналіз пояснює як поглинена енергія рухається та трансформує молекулу,” – сказав Kobori. “Це розуміння може керувати дизайном більш ефективних конвертерів.”

Покращення швидкості та ефективності

Нова молекулярна конфігурація демонструє на 20% швидший темп триплетного злиття в порівнянні з попередніми розробками. Швидкість перескакування триплетного екситону перевищує звичну тривалість молекулярних зіткнень, покращуючи відповідність орієнтації, необхідну для перетворення.

До того ж, дослідники виявили, що люмінесцентна ефективність може бути налаштована шляхом регулювання в’язкості середовища. Більш в’язке середовище зменшує імовірність молекулярних зустрічей та рухливості екситонів в межах молекули. Це відкриває можливості для використання люмінесценції при перетворенні для дослідження клітинних мікросередовищ.

Нові підходи для глобальних цілей

Демонструючи, як внутрішня мобільність енергії може бути сконструйована