Wetenskaplikes wys eers die kwantum "karnaval -effek"

INHOUDSOPGAWE:

Wetenskaplikes wys eers die kwantum "karnaval -effek"
Wetenskaplikes wys eers die kwantum "karnaval -effek"
Anonim

Vir die eerste keer ter wêreld kon 'n internasionale groep wetenskaplikes onder leiding van spesialiste van die National Research Nuclear University MEPhI (NRNU MEPhI) die onlangs voorspelde kwantumelektrodinamiese effek demonstreer. Volgens die skrywers van die werk kan die resultate wat verkry is, verskeie kere die doeltreffendheid van sonselle, organiese lig-uitstralende diodes en ander fotovoltaïese toerusting verhoog. Die artikel is in die tydskrif Chemical Science gepubliseer.

'N Exciton is 'n kwasdeeltjie ('n hulpvoorwerp van die kwantumteorie), waarvan die gedrag die gebonde toestand van 'n paar draers van teenoorgestelde ladings, 'n elektron en 'n gat beskryf. Die konsep van 'exciton', soos die wetenskaplikes van NRNU MEPhI verduidelik, stel 'n mens in staat om met 'n hoë akkuraatheid te beskryf, byvoorbeeld die elektriese eienskappe van organiese halfgeleiers tydens interaksie met lig.

Die geboorte of vernietiging van 'n eksiton - dit wil sê 'n resonante transformasie van energie in 'n organiese halfgeleier - gaan volgens wetenskaplikes met die absorpsie of uitstoot van 'n foton ('n kwantum van elektromagnetiese straling), onderskeidelik. In 'n nuwe artikel deur die navorsingspan word die moontlikheid gedemonstreer om die eienskappe van exciton -oorgange te beheer met behulp van die 'sterk koppeling' -effek.

"Die effek van" sterk koppeling "bestaan uit die vorming van 'n hibriede energietoestand tussen opwinding in 'n stof, wat beskryf word met die konsep van 'n exciton, en gelokaliseerde elektromagnetiese opwinding. Om sulke toestande te skep, word spesiale resonators gebruik, wat is gebaseer op 'n paar spieëls wat teenoor mekaar geleë is op afstand van die orde van die golflengte van lig ", - sê Igor Nabiev, 'n vooraanstaande wetenskaplike van die Laboratory of Nano -Bioengineering (LNBE) van die National Research Nuclear University MEPhI, professor aan die Universiteit van Reims in Champagne-Ardenne (Frankryk).

Energie -oordrag sonder verlies

Een van die effekte in organiese halfgeleiers, waarvoor die term "exciton" gebruik word, is Forster resonante energie -oordrag (FRET), wat in mediese tegnologie gebruik word. Dit bestaan uit die oordrag van energie sonder verliese tussen twee eksitonstoestande in verskillende molekules wat op 'n klein afstand van mekaar geleë is.

Onder standaardomstandighede vind die oordrag in 'n sekere rigting plaas, van die skenkermolekule na die acceptormolekule. Om die potensiaal van hierdie verskynsel in fotovoltaïese wyer te benut, was dit nodig om die sogenaamde karnaval-effek eksperimenteel op te neem en te bestudeer, wat bestaan uit 'n beheerde verandering in die rigting van energie-oordrag in die FRET-modus tussen eksitone van verskillende molekules.

Dit is teoreties ongeveer drie jaar gelede deur fisici uit die Verenigde State voorspel. Werknemers van die Laboratory of Nano-Bioengineering van NRNU "MEPhI" het die eerste in die wêreld geword wat dit kon demonstreer.

Veelvoudige toename in doeltreffendheid

Volgens die skrywers is die naaste praktiese resultaat van die werk die vermoë om die doeltreffendheid van fotovoltaïese toestelle wat ligenergie in elektriese energie omskakel dramaties te verhoog. Dit kan gerealiseer word deur energie te versamel uit die eksitonstate wat tradisioneel kanale van energieverliese was, het die wetenskaplikes opgemerk.

"Die oopgemaakte moontlikheid om energie te versamel uit langlewende state as gevolg van die vorming van hibriede toestande van exciton-foton, sal die doeltreffendheid van elektroluminescerende en fotovoltaïese toestelle aansienlik verhoog," verduidelik Dmitry Dovzhenko, 'n navorser by die LNBE NRNU MEPhI, 'n navorser by die Universiteit van Southampton (Groot -Brittanje).

Die skrywers van die studie het 'n voorheen ontwikkelde mikrohol gebruik om 'n sterk koppeling tussen eksitone in 'n paar organiese fluorofore en lig in die holte te skep. Volgens die wetenskaplikes van NRNU MEPhI, is dit in hierdie stelsel moontlik om 'n aantal parameters van energie -oordrag tussen die skenker en aanvaarder kunsmatig te beheer, tot 'n verandering in die rigting van oordrag.

Lig beheer

Die stelsel wat by NRNU MEPhI geskep is, kan volgens wetenskaplikes gebruik word vir presiese afstandbeheer van chemiese reaksies, sowel as vir die ontwikkeling van opties beheerde beeldingstegnologieë in mediese diagnostiek en ander gebiede.

“Benewens die verhoogde doeltreffendheid van FRET, wat wyd in biomediese diagnostiek gebruik word, kan die 'karnaval -effek' ook gebruik word om ander fisies -chemiese prosesse te beheer - byvoorbeeld om die doeltreffendheid van ladingoordrag wat deur 'n eksterne resonator of singlet beheer word, aansienlik te verhoog splitsing van eksitone,”het Igor Nabiev opgemerk.

Die werk is bygewoon deur spesialiste van die Moskou Instituut vir Fisika en Tegnologie, Sechenov Universiteit, Instituut vir Bio -organiese Chemie vernoem na V. I. akademici M. M. Shemyakin en Yu. A. Ovchinnikov, Universiteit van Southampton (UK), Universiteit van Reims in Champagne-Ardenne (Frankryk), Donostia International Physics Center (Spanje) en Basque Science Foundation (Spanje). Die navorsing is uitgevoer met die steun van die Russian Science Foundation, toekenning nr. 21-79-30048.

Aanbeveel: