Ғалымдар алдымен «карнавал эффектісін» квантты көрсетеді

Мазмұны:

Ғалымдар алдымен «карнавал эффектісін» квантты көрсетеді
Ғалымдар алдымен «карнавал эффектісін» квантты көрсетеді
Anonim

MEPhI Ұлттық зерттеу ядролық университетінің (NRNU MEPhI) мамандары бастаған халықаралық ғалымдар тобы әлемде бірінші рет жақында болжанған кванттық электродинамикалық әсерді көрсете алды. Жұмыс авторларының айтуынша, алынған нәтижелер күн батареяларының, органикалық жарық шығаратын диодтардың және басқа фотоэлектрлік қондырғылардың тиімділігін бірнеше есе арттыруға мүмкіндік береді. Мақала Chemical Science журналында жарияланды.

Экситон - бұл квазибөлшек (кванттық теорияның көмекші объектісі), оның мінез -құлқы қарама -қарсы зарядтар тасымалдаушысы жұбының байланысқан күйін, электрон мен тесікті сипаттайды. NRNU MEPhI ғалымдары түсіндіргендей, «экситон» ұғымы жоғары дәлдікпен сипаттауға мүмкіндік береді, мысалы, органикалық жартылай өткізгіштердің жарықпен әрекеттесу кезіндегі электрлік қасиеттері.

Ғалымдардың пікірінше, экситонның туылуы немесе жойылуы, яғни органикалық жартылай өткізгіштегі энергияның резонанстық түрленуі - сәйкесінше фотонның (электромагниттік сәулелену кванты) сіңуімен немесе шығарылуымен жүреді. Зерттеу тобының жаңа мақаласында экситон ауысуларының қасиеттерін «күшті байланыс» әсерінің көмегімен бақылау мүмкіндігі көрсетілген.

«Күшті байланыс» әсері заттың қозуы мен локализацияланған электромагниттік қозу арасындағы сипатталатын заттар арасындағы гибридті энергия күйін құрудан тұрады. Мұндай жағдайды жасау үшін арнайы резонаторлар қолданылады. жарық толқынының ұзындығы бойынша қашықтықта орналасқан бір -біріне қарама -қарсы орналасқан айнаға негізделген », - деді Ұлттық ғылыми ядролық университетінің MEPhI нано -биоинженерия зертханасының (LNBE) жетекші ғалымы Игорь Набиев. Шампань-Ардендегі Реймс университетінде (Франция).

Шығынсыз энергия алмасу

Органикалық жартылай өткізгіштердегі әсерлердің бірі, олар үшін «экситон» термині қолданылады, медициналық технологияда қолданылатын Forster резонансты энергияны тасымалдау (FRET) болып табылады. Ол бір -бірінен аз ғана қашықтықта орналасқан әр түрлі молекулалардағы екі экситон күйі арасында энергияны шығынсыз тасымалдаудан тұрады.

Стандартты жағдайда донорлық молекуладан акцепторлық молекулаға ауысу белгілі бір бағытта жүреді. Бұл құбылыстың потенциалын фотоэлектриктерде кеңірек қолдану үшін әр түрлі молекулалардың экситондары арасындағы FRET режимінде энергияның берілу бағытының бақыланатын өзгеруінен тұратын карнавал эффектісін экспериментальды түрде жазу және зерттеу қажет болды.

Оны теориялық түрде шамамен үш жыл бұрын АҚШ физиктері болжаған. «MEPhI» НРҰУ нано-биоинженерия зертханасының қызметкерлері оны әлемде бірінші болып көрсете білді.

Тиімділіктің бірнеше еселенуі

Жұмыстың ең жақын практикалық нәтижесі, авторлардың айтуынша, жарық энергиясын электр энергиясына айналдыратын фотоэлектрлік құрылғылардың тиімділігін күрт жоғарылату мүмкіндігі. Мұны дәстүрлі түрде энергия жоғалтудың арнасы болып табылатын экситон күйлерінен энергия жинау арқылы жүзеге асыруға болады, деп атап өтті ғалымдар.

«Экситон-фотонның гибридті күйлерінің пайда болуына байланысты ұзақ өмір сүретін күйлерден энергия жинаудың ашылған мүмкіндігі электруминесцентті және фотоэлектрлік құрылғылардың тиімділігін едәуір арттырады»,-деп түсіндірді LNBE NRNU MEPhI зерттеушісі Дмитрий Довженко. Саутгемптон университеті (Ұлыбритания).

Зерттеудің авторлары қуыста локализацияланған органикалық фторофорлар жұбындағы экзитондар мен күшті қосылыс жасау үшін бұрын жасалған микрокавитацияны қолданды. NRNU MEPhI ғалымдарының айтуы бойынша, бұл жүйеде донор мен акцептордың арасында энергияның берілу бағытының өзгеруіне дейін бірқатар параметрлерін жасанды түрде басқаруға болады.

Жарықты бақылау

NRNU MEPhI -де құрылған жүйе, ғалымдардың айтуынша, химиялық реакцияларды дәл қашықтықтан басқару үшін, сондай -ақ медициналық диагностика мен басқа да салаларда оптикалық басқарылатын бейнелеу технологияларын жасау үшін қолданыла алады.

«Биомедициналық диагностикада кеңінен қолданылатын FRET тиімділігін арттырудан басқа,« карнавал эффектісін »басқа физико -химиялық процестерді басқару үшін қолдануға болады - мысалы, сыртқы резонатор немесе синглеттің көмегімен басқарылатын зарядтардың берілу тиімділігін едәуір арттыру үшін. экситондардың бөлінуі », - деді Игорь Набиев.

Жұмысқа Мәскеу физика -техникалық институтының, Сеченов университетінің, В. И. атындағы биорганикалық химия институтының мамандары қатысты. академиктер М. М. Шемякин мен Ю. А. Овчинников, Саутгемптон университеті (Ұлыбритания), Шампань-Ардендегі Реймс университеті (Франция), Доностия халықаралық физика орталығы (Испания) және Баск ғылыми қоры (Испания). Зерттеу Ресей ғылым қорының қолдауымен, грант No 21-79-30048 көмегімен жүргізілді.

Ұсынылған: