دانشمندان انتقال انرژی هدفمند بین مولکول های همسایه در نانومواد را مشاهده می کنند


با استفاده از پالس های لیزر بسیار کوتاه ، فیزیکدانان دانشگاه اولدنبورگ در حال مطالعه فرآیندهای فوق سریع هستند که پس از جذب نور در نانومواد اتفاق می افتد. اعتبار: دانشگاه اولدنبورگ

وقتی نور روی ماده ای مانند برگ سبز یا شبکیه چشم می افتد ، مولکول های خاصی انرژی و بار را حمل می کنند. این در نهایت منجر به تقسیم شارژها و تولید برق می شود. قیف های مولکولی ، اصطلاحاً عبور مخروطی ، اطمینان می دهند که این حمل و نقل بسیار کارآمد و هدفمند است.

در حال حاضر ، یک تیم بین المللی از فیزیکدانان متوجه شده اند که چنین تقاطع های مخروطی همچنین انتقال انرژی هدفمند بین مولکول های نانومواد همسایه را فراهم می کند. شبیه سازی های نظری نتایج تجربی را تأیید کرد. تاکنون دانشمندان این پدیده را در یک مولکول مشاهده کرده اند. در طولانی مدت ، نتایج ممکن است به تولید نانومواد کارآمدتر برای سلولهای خورشیدی آلی کمک کند ، به عنوان مثال. این مطالعه به سرپرستی آنتونیتتا د سیو ، دانشگاه اولدنبورگ و توماس فرائنهایم ، دانشگاه برمن ، آلمان ، در این شماره از مجله علمی منتشر شده است ماهیت فناوری نانو.

فرآیندهای فتوشیمیایی نقش عمده ای در طبیعت و فناوری دارند: وقتی مولکول ها نور را جذب می کنند ، الکترون های آنها به حالت برانگیخته در می آیند. این انتقال فرآیندهای تغییر سریع مولکولی را تحریک می کند. به عنوان مثال ، در چشم انسان ، مولکول رودوپسین پس از جذب نور به روش خاصی می چرخد ​​و در نتیجه در نهایت باعث ایجاد یک سیگنال الکتریکی می شود – ابتدایی ترین مرحله در روند بینایی.

اولین شواهد تجربی برای تقاطع های مخروطی بین مولکول ها

کریستوف لیناو ، استاد نانو اپتیک فوق سریع دانشگاه اولدنبورگ و یکی از نویسندگان این تحقیق ، توضیح می دهد که دلیل این امر خاصیت خاص مولکولهای رودوپسین است: “روند چرخش همیشه به روشی مشابه پیش می رود ، اگرچه از نظر مکانیک کوانتوم امکانات مختلفی وجود دارد برای حرکت مولکولی. “

این به دلیل این واقعیت است که مولکول در طی فرایند چرخش باید از یک تقاطع مخروطی عبور کند ، همانطور که یک مطالعه 2010 نشان داد که به طور آزمایشی در رنگدانه های بصری نشان داده شده است: جهت خاصی با احتمال بسیار بالا “، توضیح می دهد Lienau.

تیم تحقیقاتی به سرپرستی آنتونیتا د سیو ، دانشمند ارشد گروه تحقیقاتی نانو اپتیک Ultrafast در دانشگاه اولدنبورگ و توماس فرائنهایم ، استاد مواد محاسباتی دانشگاه برمن ، اکنون چنین خیابان یک طرفه ای برای الکترونها در نانومواد مشاهده کرده اند. این ماده توسط همکارانش از دانشگاه اولم آلمان ساخته شده و در حال حاضر در دستگاههای آلی کارآمد با سلولهای خورشیدی استفاده می شود.

دی سیو توضیح می دهد: “آنچه نتایج ما را خاص می کند این است که برای اولین بار تقاطع مخروطی بین مولکول های همسایه را به طور آزمایشی نشان دادیم.” تاکنون ، فیزیکدانان در سراسر جهان فقط پدیده مکانیکی کوانتوم را در یک مولکول مشاهده کرده اند و تنها گفته اند که ممکن است تقاطع های مخروطی بین مولکول های واقع در کنار یکدیگر وجود داشته باشد.

محاسبات نظری از داده های تجربی پشتیبانی می کند

تیم De Sio با استفاده از روش طیف سنجی لیزری فوق سریع ، این خیابان یک طرفه را برای الکترون کشف کردند: دانشمندان با پالس های لیزر که فقط چند ثانیه ثانیه طول می کشد ، مواد را تابش می دهند. یک فمت ثانیه یک میلیونیم میلیاردیم ثانیه است. این روش به محققان این امکان را می دهد تا به محض رسیدن نور به مواد ، نوعی فیلم را از فرآیند های ثبت شده ضبط کنند. این گروه قادر به مشاهده نحوه حرکت الکترون ها و هسته های اتمی از طریق تقاطع مخروطی بودند.

محققان دریافتند که پیوند شدید بین الکترون ها و ارتعاشات هسته ای خاص به انتقال انرژی از یک مولکول به مولکول دیگر کمک می کند ، انگار در یک خیابان یک طرفه است. این دقیقاً همان اتفاقی است که در اتصالات مخروطی رخ می دهد. دی سیو می گوید: “در ماده ای که ما مطالعه کردیم ، بین اولین تحریک نوری و انتقال از طریق تقاطع مخروطی فقط 40 فمت ثانیه طول کشید.”

برای تأیید مشاهدات آزمایشی خود ، محققان از اولدنبورگ و برمن همچنین با فیزیکدانان نظری آزمایشگاه ملی در لوس آلاموس ، نیومکزیکو ، ایالات متحده و CNR-Nano ، مودنا ، ایتالیا همکاری کردند. دی سیو توضیح می دهد: “آنها با محاسبات خود به وضوح نشان دادند كه ما داده های تجربی خود را به درستی تفسیر كرده ایم.”

محققان اولدنبورگ هنوز قادر به ارزیابی دقیق اثر دقیق این خیابان های یک طرفه مکانیکی کوانتوم بر کاربردهای بعدی ساختارهای نانو مولکولی نیستند. با این حال ، در دراز مدت ، کشف های جدید ممکن است به طراحی نانومواد جدید برای سلولهای خورشیدی آلی یا دستگاه های الکترونیکی با کارایی بهتر یا تولید چشم مصنوعی از ساختارهای نانو کمک کند.


ردیابی جریان انرژی در مولکولهای بزرگ


اطلاعات بیشتر:
Antonietta De Sio و همکاران ، تقاطع های مخروطی بین مولکولی در سنگدانه های مولکولی ، ماهیت فناوری نانو (2020) DOI: 10.1038 / s41565-020-00791-2

تهیه شده توسط دانشگاه اولدنبورگ

نقل قول: دانشمندان انتقال انرژی هدایت شده بین مولکول های همسایه در نانومواد را مشاهده می کنند (2020 ، 23 نوامبر) ، استخراج شده در 23 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-scientists-engegy-neighboring- molekules- نانومواد. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*