Ny tilgang letter spektroskopi på individuelle molekyler

Mens spektroskopiske målinger normalt beregnes som gennemsnit over utallige molekyler, en ny metode udviklet af forskere ved det tekniske universitet i München (TUM) giver præcis information om individuelle molekylers interaktion med deres miljø. Dette vil fremskynde identifikation af effektive molekyler til fremtidige fotovoltaiske teknologier, for eksempel.

Et internationalt hold ledet af TUM-kemikeren professor Jürgen Hauer er nu lykkedes med at bestemme individuelle molekylers spektrale egenskaber. Forskerne erhvervede absorptions- og emissionsspektrene for de undersøgte molekyler over et bredt spektralområde i en enkelt måling og bestemte nøjagtigt, hvordan molekylerne interagerer med deres miljø, at fange og frigive energi.

Normalt, disse slags målinger er gennemsnittet over tusinder, selv millioner, af molekyler, ofrer vigtige detaljerede oplysninger. "Tidligere emissionsspektre kunne rutinemæssigt erhverves, men absorptionsmålinger på individuelle molekyler var ekstremt dyre, " forklarer Hauer. "Vi har nu nået den ultimative grænse for sporbarhed."

Kompakt apparat, hurtig måling

Den nye metode er baseret på en kompakt, Instrument i DIN-A4-størrelse, som München-kemikerne udviklede i samarbejde med kolleger på Politecnico di Milano. Den genererer en dobbelt laserpuls med en kontrolleret forsinkelse imellem. Den anden impuls modulerer emissionsspektret på en bestemt måde, som igen giver information om absorptionsspektret. Denne information evalueres derefter ved hjælp af en Fourier-transformation.

"Den primære fordel er, at vi kan med ringe indsats, transformere en konventionel måleopsætning til indsamling af emissionsspektre til en enhed til måling af emissions- og absorptionsspektre, " siger Hauer. Selve målingen er forholdsvis nem. "Kl. ni om morgenen, vi installerede apparatet i opsætningen på Københavns Universitet, " siger Hauer. "Kl. halv 11, vi havde allerede vores første nyttige måledata."

På sporene af fotosyntese

Ved hjælp af den nye spektroskopimetode, kemikere håber nu at studere individuelle molekyler for at forstå fænomener som energistrømmen i metalorganiske forbindelser og fysiske effekter i molekyler, når de kommer i kontakt med vand og andre opløsningsmidler.

Påvirkningen af ​​opløsningsmidler på enkeltmolekyleniveau er stadig dårligt forstået. Kemikerne ønsker også at vise energistrømmen på en tidsbestemt måde for at forstå, hvorfor energi flyder hurtigere og mere effektivt i visse molekyler end i andre. "Specielt, vi er interesserede i overførsel af energi i biologiske systemer, hvori fotosyntese finder sted, " siger Hauer.

Målet:organiske solceller

Forskerne har givet deres syn på lysindsamlingskomplekset LH2 til fremtidige anvendelser. "Når vi forstår de naturlige lys-høstkomplekser, vi kan begynde at tænke på kunstige systemer til implementering i solceller, " siger Hauer. Resultaterne kan danne grundlag for fremtidige teknologier inden for solcelleanlæg. Målet er udviklingen af ​​en ny organisk solcelle.