Ученые наблюдали перемещение энергии по биомиметическим нанотрубкам

Москва, 07.03.2021, 02:44:02, редакция ПРОНЕДРА.РУ, автор Евгения Комарова.

Международная команда специалистов изучила простую биомиметическую светособирающую систему, использовав современную спектроскопию и микрожидкостную платформу. Структура эффективно работает при слабом излучении, подходит для нового поколения материалов, собирающих и передающих фотонную энергию.

Исследование было проведено учеными из университетов Гронингена (Нидерланды) и Вюрцбурга (Германия), сообщает phys.org. Рассмотренные двухстенные нанотрубки хорошо работают при свете низкой интенсивности, эффективно избавляясь от излишков энергии.

Выводы проекта опубликованы в Nature Communications.

Ученые активно пытаются расшифровать функциональность фотосинтетических комплексов, эффективно собирающих солнечный свет даже в темной среде. Понимание транспорта энергии в наномерном масштабе – ключ к потенциальному применению процесса в оптоэлектронике. Сложность натуральных фотосинтетических систем, состоящих из множества иерархически выстроенных подблоков, заставила ученых переключиться на биомиметические аналоги. Структуру, напоминающую природные аналоги, проще контролировать.

Целью исследования было составление подробной картины транспорта энергии в искусственном светособирающем комплексе. Ученые использовали новую лабораторию на чипе, сочетающую многомерную спектроскопию с временным разрешением, микрожидкостную платформу и интенсивное теоретическое моделирование.

Рассматриваемая система имитировала сеть многослойных антенн фотосинтетических бактерий. Биомиметическое устройство состоит из светособирающих молекул, самостоятельно формирующих двустенные нанотрубки.

«Даже такая структура достаточно сложная, — сказал профессор Университета Гронингена, Максим Пшеничников, чья группа разработала микрожидкостную платформу, избирательно растворяющую внешнюю стенку. – Она нестабильна, но подлежит изучению в поточной системе».



При свете низкой интенсивности фотоны поглощались обоими слоями, создавая экситоны.

«Разный размер стенок обеспечивал разделение частиц по длинам волн, — сказал Пшеничников. – Это повышает эффективность. При интенсивном освещении появляется большое количество экситонов. Когда пара сталкивается, один исчезает. Это – разновидность защитного механизма».

Авторы показали способность нанотрубок адаптироваться к меняющимся условиям. Они имитируют основные функциональные элементы природного комплекса, избавляясь от излишков энергии при обилии света. Свойства помогут лучше управлять ее транспортом в сложных молекулярных материалах.

Комментарии

Ваше мнение

  • Свет в конце нанотуннеля поможет создавать катализаторы

    14.11.2019 / 12:38

    Ученые из Чалмерского технологического университета создали новый тип нанореактора, позволивший проследить каталитические реакции на отдельных металлических наночастицах.

    Проект поможет улучшить химические процессы, приведет к более качественным, экологически дружественным каталитическим ...

  • Световой «захватный луч» собирает материалы на наноуровне

    06.11.2019 / 20:32

    Ученые из Вашингтонского университета разработали методику, делающую возможным возобновляемое производство на наноуровне. Команда адаптировала световую технологию, оптические пинцеты, для работы в безводной жидкой среде богатых углеродом органических растворителей.

    Выводы исследования ...

  • Пищевая клетчатка эффективно очищает углеродные нанотрубки

    04.11.2019 / 22:03

    Ученые из Нагойского университета разработали дешевый, простой метод эффективного разделения 2 типов углеродных нанотрубок с помощью пищевой клетчатки.

    Технологию можно масштабировать для производства очищенных одностенных УНТ, применяемых в электронных устройствах, сообщает eurekalert.org. ...