Wanasayansi wanaonyesha kwanza "athari ya karani"

Orodha ya maudhui:

Wanasayansi wanaonyesha kwanza "athari ya karani"
Wanasayansi wanaonyesha kwanza "athari ya karani"
Anonim

Kwa mara ya kwanza ulimwenguni, kikundi cha wanasayansi wa kimataifa kilichoongozwa na wataalam kutoka Chuo Kikuu cha Kitaifa cha Utafiti wa Nyuklia MEPhI (NRNU MEPhI) kiliweza kuonyesha athari iliyotabiriwa hivi karibuni ya athari ya umeme wa umeme. Kulingana na waandishi wa kazi hiyo, matokeo yaliyopatikana yataruhusu mara kadhaa kuongeza ufanisi wa seli za jua, diode za kutoa mwanga wa kikaboni na vifaa vingine vya picha. Nakala hiyo ilichapishwa katika jarida la Sayansi ya Kemikali.

Exciton ni quasiparticle (kitu msaidizi cha nadharia ya quantum), tabia ambayo inaelezea hali iliyofungwa ya jozi ya wabebaji wa mashtaka tofauti, elektroni na shimo. Wazo la "exciton", kama wanasayansi wa NRNU MEPhI walivyoelezea, inaruhusu mtu kuelezea kwa usahihi wa hali ya juu, kwa mfano, mali ya umeme ya semiconductors ya kikaboni wakati wa kushirikiana na nuru.

Kuzaliwa au kuharibiwa kwa msisimko - ambayo ni mabadiliko ya nguvu katika semiconductor ya kikaboni - inaambatana, kulingana na wanasayansi, na ngozi au chafu ya photon (idadi ya mionzi ya umeme), mtawaliwa. Katika nakala mpya na timu ya utafiti, uwezekano wa kudhibiti mali ya mabadiliko ya msisimko kwa kutumia athari ya "unganisho kali" imeonyeshwa.

"Athari ya" kuunganisha nguvu "inajumuisha malezi ya hali ya mseto ya nishati kati ya msisimko katika dutu, ambayo inaelezewa kwa kutumia dhana ya msisimko, na msisimko wa umeme wa ndani. Ili kuunda hali kama hizi, resonators maalum hutumiwa, ambayo zinategemea vioo viwili vilivyo mbele ya kila mmoja kwa umbali wa utaratibu wa urefu wa urefu wa nuru ", - alisema Igor Nabiev, mwanasayansi anayeongoza wa Maabara ya Nano-Bioengineering (LNBE) wa Chuo Kikuu cha Kitaifa cha Utafiti wa Nyuklia MEPhI, profesa katika Chuo Kikuu cha Reims huko Champagne-Ardenne (Ufaransa).

Uhamishaji wa nishati isiyopotea

Moja ya athari kwa semiconductors ya kikaboni, ambayo neno "exciton" hutumiwa, ni uhamishaji wa nishati ya Forster resonant (FRET), ambayo hutumiwa katika teknolojia ya matibabu. Inayo uhamishaji wa nishati bila upotezaji kati ya majimbo mawili ya msisimko katika molekuli tofauti ziko katika umbali mdogo kutoka kwa kila mmoja.

Chini ya hali ya kawaida, uhamishaji hufanyika kwa mwelekeo fulani, kutoka kwa molekuli ya wafadhili hadi molekuli ya kukubali. Ili kutumia kwa upana uwezo wa jambo hili katika picha za picha, ilikuwa ni lazima kurekodi na kusoma kile kinachoitwa athari ya karani, ambayo ina mabadiliko yanayodhibitiwa katika mwelekeo wa uhamishaji wa nishati katika hali ya FRET kati ya visukusuku vya molekuli tofauti.

Ilitabiriwa kinadharia kama miaka mitatu iliyopita na wanafizikia kutoka Merika. Wafanyakazi wa Maabara ya Nano-Bioengineering ya NRNU "MEPhI" wakawa wa kwanza ulimwenguni ambao waliweza kuionyesha.

Kuongezeka mara kadhaa kwa ufanisi

Matokeo ya karibu zaidi ya kazi, kulingana na waandishi, ni uwezo wa kuongeza sana ufanisi wa vifaa vya photovoltaic ambavyo hubadilisha nishati nyepesi kuwa nishati ya umeme. Hii inaweza kutambuliwa kwa kukusanya nishati kutoka kwa majimbo hayo ya kichefuchefu ambayo kwa kawaida yalikuwa njia za upotezaji wa nishati, wanasayansi walibainisha.

"Uwezo uliofunguliwa wa kukusanya nishati kutoka kwa majimbo ya muda mrefu kwa sababu ya malezi ya majimbo mseto ya exciton-photon itaongeza sana ufanisi wa vifaa vya umeme na picha," alielezea Dmitry Dovzhenko, mtafiti katika LNBE NRNU MEPhI, mtafiti katika Chuo Kikuu cha Southampton (Great Britain).

Waandishi wa utafiti walitumia microcavity iliyotengenezwa hapo awali kuunda unganisho kali kati ya vifijo katika jozi ya fluorophores ya kikaboni na mwanga uliowekwa ndani ya patupu. Kulingana na wanasayansi wa NRNU MEPhI, katika mfumo huu inawezekana kudhibiti kwa upendeleo vigezo kadhaa vya uhamishaji wa nishati kati ya wafadhili na mpokeaji, hadi mabadiliko katika mwelekeo wa uhamishaji.

Udhibiti wa taa

Mfumo ulioundwa kwa NRNU MEPhI unaweza, kulingana na wanasayansi, kutumika kwa udhibiti sahihi wa kijijini wa athari za kemikali, na pia katika ukuzaji wa teknolojia za upigaji picha zinazodhibitiwa kwa macho katika utambuzi wa matibabu na maeneo mengine.

"Mbali na kuongeza ufanisi wa FRET, ambayo hutumiwa sana katika utambuzi wa biomedical, 'athari ya karani inaweza kutumika kudhibiti michakato mingine ya fizikia - kwa mfano, kuongeza sana ufanisi wa uhamishaji wa malipo unaodhibitiwa na resonator ya nje au singlet utoboaji wa msisimko, "Igor Nabiev alibainisha.

Kazi hiyo ilihudhuriwa na wataalam kutoka Taasisi ya Fizikia na Teknolojia ya Moscow, Chuo Kikuu cha Sechenov, Taasisi ya Kemia ya Bioorganic iliyopewa jina la V. I. wasomi M. M. Shemyakin na Yu. A. Ovchinnikov, Chuo Kikuu cha Southampton (Uingereza), Chuo Kikuu cha Reims huko Champagne-Ardenne (Ufaransa), Kituo cha Kimataifa cha Fizikia cha Donostia (Uhispania) na Msingi wa Sayansi ya Basque (Uhispania). Utafiti huo ulifanywa kwa msaada wa Msingi wa Sayansi ya Urusi, ruzuku ya 21-79-30048.

Ilipendekeza: