Գիտնականներն առաջին անգամ ցույց են տվել քվանտային «կառնավալային էֆեկտը»

Բովանդակություն:

Գիտնականներն առաջին անգամ ցույց են տվել քվանտային «կառնավալային էֆեկտը»
Գիտնականներն առաջին անգամ ցույց են տվել քվանտային «կառնավալային էֆեկտը»
Anonim

Աշխարհում առաջին անգամ գիտնականների միջազգային խումբը ՝ Ազգային հետազոտական միջուկային համալսարանի MEPhI (NRNU MEPhI) մասնագետների գլխավորությամբ, կարողացավ ցուցադրել վերջերս կանխատեսված քվանտային էլեկտրադինամիկ էֆեկտը: Աշխատանքի հեղինակների կարծիքով ՝ ստացված արդյունքները թույլ կտան մի քանի անգամ բարձրացնել արևային բջիջների, օրգանական լուսադիոդների և այլ ֆոտովոլտային սարքավորումների արդյունավետությունը: Հոդվածը հրապարակվել է Chemical Science ամսագրում:

Էկզիտոնը քառակուսի մասնիկ է (քվանտային տեսության օժանդակ օբյեկտ), որի վարքագիծը նկարագրում է հակառակ լիցքերի զույգ կրիչների, էլեկտրոնի և անցքի կապված վիճակի վիճակը: «Էկզիտոն» հասկացությունը, ինչպես բացատրեցին NRNU MEPhI- ի գիտնականները, թույլ է տալիս բարձր ճշգրտությամբ նկարագրել, օրինակ, լույսի հետ փոխազդեցության ժամանակ օրգանական կիսահաղորդիչների էլեկտրական հատկությունները:

Էքզիտոնի ծնունդը կամ ոչնչացումը, այսինքն ՝ էներգիայի ռեզոնանսային փոխակերպումը օրգանական կիսահաղորդչում, ըստ գիտնականների, ուղեկցվում է համապատասխանաբար ֆոտոնի (էլեկտրամագնիսական ճառագայթման քվանտ) կլանմամբ կամ արտանետմամբ: Հետազոտական խմբի նոր հոդվածում ցուցադրվում է էքզիտոնային անցումների հատկությունների վերահսկման հնարավորությունը `օգտագործելով« ուժեղ զուգավորման »էֆեկտը:

«Ուժեղ միացման» ազդեցությունը բաղկացած է նյութի մեջ գրգռման միջև էներգիայի հիբրիդային վիճակի ձևավորումից, որը նկարագրված է էքսիտոնի հասկացության և տեղայնացված էլեկտրամագնիսական գրգռման միջև: Նման պայմաններ ստեղծելու համար օգտագործվում են հատուկ ռեզոնատորներ, որոնք հիմնված են զույգ հայելիների վրա, որոնք գտնվում են միմյանց հակառակ ՝ լույսի ալիքի երկարության կարգի հեռավորության վրա », - ասաց Իգոր Նաբիևը, Ազգային հետազոտական միջուկային համալսարանի MEPhI Nano -Bioengineering (LNBE) լաբորատորիայի առաջատար գիտնական, պրոֆեսոր: Շամպայն-Արդենի Ռեյմի համալսարանում (Ֆրանսիա):

Առանց կորստի էներգիայի փոխանցում

Օրգանական կիսահաղորդիչների վրա ազդեցություններից մեկը, որի համար օգտագործվում է «էքսիտոն» տերմինը, Forster ռեզոնանսային էներգիայի փոխանցումն է (FRET), որն օգտագործվում է բժշկական տեխնոլոգիաներում: Այն բաղկացած է էներգիայի առանց կորուստների երկու էքսիտոն վիճակների միջև միմյանցից փոքր հեռավորության վրա գտնվող տարբեր մոլեկուլներում:

Ստանդարտ պայմաններում փոխանցումը տեղի է ունենում որոշակի ուղղությամբ `դոնորական մոլեկուլից դեպի ընդունող մոլեկուլ: Այս երևույթի ներուժը ավելի լայն օգտագործելու համար անհրաժեշտ էր փորձարարականորեն արձանագրել և ուսումնասիրել այսպես կոչված կառնավալային էֆեկտը, որը բաղկացած է FRET ռեժիմում էներգիայի փոխանցման ուղղության վերահսկվող փոփոխությունից տարբեր մոլեկուլների էքսիտոնների միջև:

Այն տեսականորեն կանխատեսվել էր մոտ երեք տարի առաջ ԱՄՆ -ից ժամանած ֆիզիկոսների կողմից: NRNU «MEPhI»-ի նանո-կենսաինժեներական լաբորատորիայի աշխատակիցները աշխարհում առաջինն էին, ում հաջողվեց դա ցուցադրել:

Արդյունավետության բազմակի բարձրացում

Աշխատանքի ամենամոտ գործնական արդյունքը, ըստ հեղինակների, դա լուսային էներգիան էլեկտրական էներգիայի փոխակերպող ֆոտովոլտային սարքերի արդյունավետությունը կտրուկ բարձրացնելու ունակությունն է: Դա կարելի է գիտակցել էներգիայի հավաքման միջոցով այն գրգռիչ վիճակներից, որոնք ավանդաբար դարձել են էներգիայի կորուստների ուղիներ, նշել են գիտնականները:

«Երկարատև վիճակներից էներգիա հավաքելու բաց հնարավորությունը ՝ էքսիտոն-ֆոտոնի հիբրիդային վիճակների ձևավորման պատճառով, մեծապես կբարձրացնի էլեկտրալյումինեսցենտ և ֆոտովոլտային սարքերի արդյունավետությունը»,-բացատրեց LNBE NRNU MEPhI- ի գիտաշխատող Դմիտրի Դովժենկոն: Սաութհեմփթոնի համալսարան (Մեծ Բրիտանիա):

Հետազոտության հեղինակները օգտագործել են նախկինում մշակված միկրովայնը ՝ մի զույգ օրգանական ֆտորոֆորների և խոռոչում տեղակայված լույսի միջև ուժեղ միացում ստեղծելու համար: NRNU MEPhI- ի գիտնականների կարծիքով, այս համակարգում հնարավոր է արհեստականորեն վերահսկել դոնորի և ընդունողի միջև էներգիայի փոխանցման մի շարք պարամետրեր ՝ մինչև փոխանցման ուղղության փոփոխություն:

Լույսի վերահսկում

NRNU MEPhI- ում ստեղծված համակարգը, ըստ գիտնականների, կարող է օգտագործվել քիմիական ռեակցիաների ճշգրիտ հեռակառավարման, ինչպես նաև բժշկական ախտորոշման և այլ ոլորտներում օպտիկական վերահսկվող պատկերապատման տեխնոլոգիաների մշակման համար:

«Բացի կենսաբժշկական ախտորոշման մեջ լայնորեն կիրառվող FRET- ի արդյունավետության բարձրացումից,« կառնավալային էֆեկտը »կարող է օգտագործվել այլ ֆիզիկաքիմիական գործընթացների վերահսկման համար, օրինակ ՝ արտաքին ռեզոնատորի կամ սինգլետի կողմից վերահսկվող լիցքերի փոխանցման արդյունավետությունը մեծապես բարձրացնելու համար: էքսիտոնների տրոհում », - նշել է Իգոր Նաբիևը:

Աշխատանքին մասնակցում էին Մոսկվայի ֆիզիկայի և տեխնոլոգիայի ինստիտուտի, Սեչենովի համալսարանի, Վ. Ի. անվան կենսաբանական օրգանների քիմիայի ինստիտուտի մասնագետներ: ակադեմիկոսներ Մ. Մ. Շեմյակինը և Յու. Ա. Օվչիննիկով, Սաութհեմփթոնի համալսարան (Մեծ Բրիտանիա), Ռեյմի համալսարան Շամպայն-Արդենում (Ֆրանսիա), Դոնոստիայի միջազգային ֆիզիկայի կենտրոն (Իսպանիա) և Բասկերի գիտության հիմնադրամ (Իսպանիա): Հետազոտությունն իրականացվել է Ռուսաստանի գիտական հիմնադրամի աջակցությամբ, թիվ 21-79-30048 դրամաշնորհով:

Խորհուրդ ենք տալիս: