Hvordan molekyler sidder på overflader driver energi og elektronoverførsel

Florida State University -forskere, der ønsker at gøre nyere, mere energieffektive materialer har gjort et gennembrud i forståelsen af, hvordan struktur dikterer elektronoverførsel på tværs af overflader.

Det hele har at gøre med, hvordan molekylerne er placeret.

Ken Hanson, lektor i kemi, og hans kolleger fandt ud af, at den måde, molekyler samles på et uorganisk materiale, spiller en nøglerolle i, hvordan energi og elektrisk strøm bevæger sig over disse grænseflader, dermed driver funktionaliteten.

Hans forskning er publiceret i Journal of Physical Chemistry C .

"Naturlige systemer som fotosyntese og millioner af års evolution har været i stand til at kontrollere orienteringen af ​​molekyler for at gøre energi og elektronoverførsel meget effektiv, "Sagde Hanson." Vi ville elske at opnå samme strukturelle kontrol med menneskeskabte forsamlinger. "

Molekyle-uorganiske grænseflader er almindeligt anvendt i applikationer som biosensorer, solceller og organiske lysemitterende enheder. Evnen til at flytte energi og elektrisk strøm på tværs af disse grænseflader dikterer enhedens ydeevne.

Metalion-forbundne multilag er for nylig dukket op som en strategi til at kontrollere grænsefladen ved at indstille egenskaberne for hvert lag. Disse flerlag er blevet brugt til solceller, generation af solbrændstoffer og molekylære ensrettere. Ud over egenskaberne af individuelle lag, måden, hvorpå overflademolekyler placeres, spiller en afgørende rolle for, hvordan disse lag kommunikerer.

Men indtil nu, placeringen eller orienteringen var ukendt.

"Atomer i komplekse kemiske systemer jiggler og vrikker uden formål, " sagde FSU professor i kemi og biokemi Wei Yang, medforfatter til undersøgelsen. "Forståelse for hvordan komplekse kemiske systemer dynamisk indrettes for at diktere vigtige egenskaber, såsom molekylær foton opkonvertering, er ikke kun praktisk betydning for optimalt design af materialer, som solceller, men også intellektuelt virkelig tilfredsstillende. "

Hanson sagde nu, at de har en bedre forståelse af strukturen og orienteringen, de vil styre det for at lave mere effektive solceller eller andre teknologier.

"De grundlæggende resultater opnået i denne undersøgelse er af stor betydning for at udvikle fremtidige avancerede hærapplikationer inden for sansning og energilagring, " sagde Pani Varanasi, afdelingschef, Hærens forskningskontor, et element af U.S. Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory.