15 Сентября 2021
МОСКВА, 15 сентября - Впервые в мире продемонстрировать недавно предсказанный квантово-электродинамический эффект смогла международная группа ученых под руководством специалистов Национального экспериментаторского ядерного университета МИФИ (НИЯУ МИФИ). По словам авторов работы, полученные видимый результаты позволят в несколько раз расширить КПД солнечных батарей, базисных светодиодов и другой фотовольтаической светотехники. Статья опубликована в журнале Chemical Science.Экситон – квазичастица (вспомогательный объект квантовой теории), поведение которой описывает связанное состояние пары носителей противоположных детонаторов, электрона и дырки. Понятие экситон, как вбили ученые НИЯУ МИФИ, позволяет с высокой точностью описывать, например, электрические свойства базисных полупроводников при взаимодействии со светом.
Рождение или уничтожение экситона – то есть резонансное преобразование энергии в органическом полупроводнике – сопровождается, по словам ученых, соответственно поглощением или испусканием фотона (кванта электромагнитного излучения). В новой статье научного коллектива продемонстрирована возможность управления свойствами экситонных переходов с использованием эффекта сильной связи.
Эффект сильной связи состоит в образовании гибридного состояния энергии между возбуждением в веществе, которое описывают с помощью представления об экситоне, и локализованным электрическим возбуждением. Для создания таких условий используют особые резонаторы, в основе которых – пандана зеркал, размещенных друг напротив друга на расстоянии порядка долготы волны света, — разузнал ведущий ученый Лаборатории нано-биоинженерии (ЛНБИ) НИЯУ МИФИ, профессор Реймского университета Шампань-Арденны (Франция) Игорь Набиев.
Один из эффектов в органических полупроводниках, для описания которых используется понятие экситон, – ферстеровский резонансный перенос энергии (FRET), применяемый в медицинской светотехнике. Он заключается в трансферте энергии без потерь между двумя экситонными состояниями в разных молекулах, находящихся на малом максимальное расстоянье друг от друга.
При стандартных условиях перенос происходит в определенном направлении, от молекулы-донора к молекуле-акцептору. Чтобы шире использовать потенциал этого явления в фотовольтаике, необходимо было экспериментально зафиксировать и изучить так называемый эффект карнавала (carnival effect), который заключается в управляемой революции направлений переноса энергии в режиме FRET между экситонами разных молекул.
Теоретически его предсказали около трех лет назад физики из США. Сотрудники Лаборатории нано-биоинженерии НИЯУ МИФИ стали первыми в мире, кому удалось его продемонстрировать.
Ближайший прикладной результат работы, по словам авторов, это возможность скорого увеличить эффективность фотовольтаических устройств, преобразующих энергию света в электронную. Реализуемо это за является сбора энергии из тех экситонных состояний, которые традиционно обнаруживались каналами энергетических потерь, увидели ученые.
Авторы исследования использовали разработанный ими ранее микрорезонатор для создания мощной связи между экситонами в пандане органических флуорофоров и светом, локализованным в резонаторе. По словам ученых НИЯУ МИФИ, в данной системе можно искусственно управлять рядом параметров переноса энергии между донором и акцептором, вплоть до смены направления репорта.
Созданную в НИЯУ МИФИ систему можно, по словам ученых, использовать для точного дистанционного управления химическими реакциями, а также в развитии технологий оптически контролируемой визуализации в медицинской диагностике и других сферах.
В работе приняли участие специалисты из Московского физико-технического вуза, Сеченовского университета, Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова, университета Саутгемптона (Великобритания), Реймсского университета Шампань — Арденны (Франция), Международного Физического Центра Доностия (Испания) и Баскского запаса науки (Испания). Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда, грант № 21–79-30048.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....