Кристалл МОР.
Вдохновляясь действиями фотосинтеза, исследователи из Научно-технологического института имени короля Абдаллы ( جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية) в Саудовской Аравии разработали новейший вариант металлоорганических решёток (МОР), благодаря которым солнечные батареи сумеют собирать больше энергии.
МОР — это собственного рода пористые кристаллы, представляющие из себя решётку из железных вершин, соединённых связывающими молекулами на базе углерода. МОР — функциональные материалы: исследователи могут просто проектировать и настраивать их характеристики, изменяя связующие структуры либо узлы. На данный момент они проходят тестирование для использования, к примеру, в качестве катализаторов хим действий, либо для обнаружения в воздухе разных газов, их сепарации и хранения.
Новейший МОР, разработанный в НТУ им. Абдаллы, имитирует принципиальный шаг передачи энергии в фотосинтезе — естественный процесс, который растения употребляют для скопления энергии света и преобразования его в хим энергию.
Эти бледно-жёлтые кристаллы МОР содержат 12 упорядоченных циркониевых кластеров и два разных органических связывающих звена: это молекулы бензимидазола и тиадиазола. Связующие не просто имеют однообразный размер и форму, но, что более принципиально, их диапазоны в большенный степени совпадают, что является главным фактором для действенной передачи энергии.
В процессе тестирования исследователи повлияли на МОР ультрафиолетовым светом с длиной волны 315 нанометров. Они нашли, что выступающий в качестве связывающего звена бензимидазол всасывал свет, а потом стремительно источал энергию с большей длиной волны — в 430 нанометров, соответственной голубому свету. Связывающее тиадиазол отлично всасывал этот голубий свет и переизлучал энергию в виде зелёного света с длиной волны в 530 нанометров.
Исследователи контролировали процесс передачи энергии, используя способ, именуемый коррелированным по времени подсчётом одиночных фотонов, с помощью которого можно выслеживать излучение света в неописуемо недлинные промежутки времени. Было показано, что процесс передачи энергии меж 2-мя связывающими занимает приблизительно 100 пикосекунд, либо 100 триллионных толикой секунды.
«Спроектировать и синтезировать такую светособирающую систему, а также следить парадокс резвой передачи энергии тяжело»,
гласит член команды Цзянтао Цзя (Jiangtao Jia) из Центра улучшенных мембран и пористых материалов НТУ им. Абдаллы (Advanced Membranes and Porous Materials Center).
«Но благодаря сильной исследовательской инфраструктуре НТУ им. Абдаллы у нас есть одна из наилучших в мире установок для определения времени жизни фотолюминесценции в пикосекундной шкале времени»,
добавляет член команды Луис Гутьеррес-Арзалус (Luis Gutieŕrez-Arzaluz)
При помощи опыта экспериментальная команда удостоверилась, что процесс передачи энергии в таковой структуре имеет эффективность наиболее 90%. Соответственно, разработанный кристалл является одним самых действенных МОР в данной для нас сфере на нынешний денек.
В дальнейшем целенаправленный контроль на молекулярном уровне может проложить путь к разработке высокоэффективных систем искусственного фотосинтеза на базе материалов МОР.