Potencial de aplicación en tecnología solar, diagnóstico médico y computación cuántica

Un equipo internacional de investigadores ha logrado controlar el flujo de energía en una molécula utilizando el pH.

El estudio, dirigido por la Universidad Friedrich Alexander Erlangen-Nuremberg (FAU), podría contribuir, por ejemplo, al desarrollo de nuevos sensores para el diagnóstico médico. Los hallazgos también son de interés para la construcción de células solares más eficientes y para la computación cuántica. Los resultados están en la revista Comunicaciones de naturaleza aparecido*. Allí el trabajo fue mencionado particularmente como un punto culminante de la investigación.

En el centro del estudio hay un proceso llamado „single split “. En las generaciones futuras de células solares, por ejemplo, debería garantizar un mejor uso de la luz y, por lo tanto, una mayor eficiencia. Hasta ahora, una gran parte de la energía irradiada se ha evaporado y se libera como calor.

Esto se debe a la forma en que funcionan las células solares – en principio similar a la bocina de un automóvil. Ya sea que presione con sensibilidad en el centro del volante o golpee el puño con fuerza: el resultado es el mismo, es decir, un solo Hupton. Esto es lo mismo en las células solares convencionales: cada fotón, no importa cuán energético, excita un solo electrón, que luego está disponible como portador de carga.

Pero hay partículas de luz que en realidad tienen suficiente potencia para dos electrones. „Aquí es donde entra en juego la división de singletes “, explica el profesor. Dr. Dirk Guldi de la Cátedra de Química Física de FAU: „Este proceso asegura que la energía del fotón se divida, por así decirlo, para que dos electrones puedan excitarse. Junto con un equipo de la Universidad de Alberta en Canadá, ahora hemos logrado que este proceso sea conmutable. “

Un golpe en el volante produce dos huptones

Para esto, los investigadores utilizaron una molécula del grupo de la llamada escena tetra. La conexión es llevada al llamado estado de excitación singlete por fotones de alta energía. Esto luego se divide en dos estados de triplete de baja energía en – en poco tiempo, por lo que un fuerte golpe en el volante ahora produce dos heptones. „Hemos modificado químicamente nuestra molécula para que se una a los protones en un ambiente ácido “, explica Guldi. „Esto cambia sus propiedades para que la división singlete ya no pueda tener lugar. “

Si no hay división, el estado único se desintegra en poco tiempo con la liberación de luz. Por lo tanto, la conexión se ilumina en un ambiente ácido. En contraste, permanece oscuro en un ambiente alcalino. „Este mecanismo podría usarse para nuevos sensores para diagnósticos médicos “, explica Guldi.

Además, el éxito permite nuevos conocimientos sobre la forma en que se produce la escisión singlete en los tetracenos. Con este conocimiento, el proceso puede optimizarse aún más en el futuro, espera el científico. „Hasta que se puedan diseñar nuevas células solares significativamente más eficientes, todavía queda mucho trabajo por delante “, dice. „Pero nuestros resultados podrían ser otro paso importante de esta manera. “ También podrían abrir nuevas perspectivas para el desarrollo de computadoras cuánticas que puedan resolver ciertos problemas de manera particularmente rápida. FAU News. Traducido al español