Нановолокна транспортируют энергию света на значительное расстояние

Одним из важнейших аспектов проблемы эффективного преобразования света в электричество является транспортировка генерируемой светом энергии с минимальными потерями.

Междисциплинарная исследовательская группа, в которую вошли ученые из германских университетов Эрланген-Нюрнберга и Байройта, сообщила в журнале Nature о создании нановолокон, позволивших впервые осуществить направленный перенос энергии на расстояние несколько микрометров при комнатной температуре. Столь существенную дистанцию переноса участники проекта могут объяснить только действием в индивидуальных волокнах механизма квантовой когерентности.

Синтезированные учеными супрамолекулярные нановолокна состояли более чем из 10 тыс. идентичных строительных блоков триариламина с карбонильными мостиками и тремя хроматофорами, подсоединенными к центральной части. При определенных условиях такие блоки спонтанно формируют волокна длиной свыше 4 мкм и диаметром всего 0,005 мкм.

За процессом транспорта энергии возбуждения исследователи наблюдали, используя сочетание различных методов микроскопии. Благодаря идеальной отцентрованности взаимного расположения триариламиновых ядер они могли действовать согласованно, передавая энергию в волноподобной форме от одного блока к другому. Такое явление и называется квантовой когерентностью.

«Эти высокоперспективные наноструктуры демонстрируют, что тщательно сконструированные материалы для эффективного транспорта световой энергии являются многообещающим полем для дальнейших исследований», – считает Ричард Хильднер (Richard Hildner), эксперт по освоению энергии света из Университета Байройта.

Проект осуществлялся в кооперации с баварской инициативой Solar Technologies Go Hybrid и Группой фотофизики синтетических и мультихромофорных систем (GRK 1640) Германского фонда исследований (DFG).