Wetenschap
Professor Dr. Juergen Hauer (links) en eerste auteur Erling Thyrhaug met hun meetinstrument. Op de achtergrond, spectra die ermee zijn genomen. Krediet:Andreas Battenberg
Terwijl spectroscopische metingen normaal gesproken worden gemiddeld over talloze moleculen, een nieuwe methode ontwikkeld door onderzoekers van de Technische Universiteit van München (TUM) geeft nauwkeurige informatie over de interactie van individuele moleculen met hun omgeving. Dit zal de identificatie van efficiënte moleculen voor toekomstige fotovoltaïsche technologieën versnellen, bijvoorbeeld.
Een internationaal team onder leiding van de TUM-chemicus professor Jürgen Hauer is er nu in geslaagd de spectrale eigenschappen van individuele moleculen te bepalen. De onderzoekers verkregen in één meting de absorptie- en emissiespectra van de onderzochte moleculen over een breed spectraal bereik en bepaalden nauwkeurig hoe de moleculen interageren met hun omgeving, energie opnemen en vrijgeven.
Normaal gesproken, dit soort metingen worden gemiddeld over duizenden, zelfs miljoenen, van moleculen, belangrijke detailinformatie opofferen. "Eerder, emissiespectra zouden routinematig kunnen worden verkregen, maar absorptiemetingen aan individuele moleculen waren extreem duur, " legt Hauer uit. "We hebben nu de uiterste grens van detecteerbaarheid bereikt."
Compact apparaat, snelle meting
De nieuwe methode is gebaseerd op een compacte, Instrument in DIN-A4-formaat dat de chemici van München hebben ontwikkeld in samenwerking met collega's van de Politecnico di Milano. Het genereert een dubbele laserpuls met een gecontroleerde vertraging ertussen. De tweede puls moduleert het emissiespectrum op een specifieke manier, die op zijn beurt informatie geeft over het absorptiespectrum. Deze informatie wordt vervolgens geëvalueerd met behulp van een Fourier-transformatie.
"Het belangrijkste voordeel is dat we kunnen, met weinig moeite, transformeer een conventionele meetopstelling voor het verkrijgen van emissiespectra in een apparaat voor het meten van emissie- en absorptiespectra, " zegt Hauer. De meting zelf is relatief eenvoudig. "Om negen uur 's ochtends, we installeerden het apparaat in de opstelling van de Universiteit van Kopenhagen, " zegt Hauer. "Om half 11, we hadden onze eerste bruikbare meetgegevens al."
Op het spoor van fotosynthese
Met behulp van de nieuwe spectroscopiemethode scheikundigen hopen nu individuele moleculen te bestuderen om verschijnselen te begrijpen zoals de energiestroom in metaal-organische verbindingen en fysieke effecten in moleculen wanneer ze in contact komen met water en andere oplosmiddelen.
De invloed van oplosmiddelen op het niveau van één molecuul is nog steeds slecht begrepen. De chemici willen ook de energiestroom op een tijdsopgeloste manier weergeven om te begrijpen waarom energie in bepaalde moleculen sneller en efficiënter stroomt dan in andere. "Specifiek, we zijn geïnteresseerd in de overdracht van energie in biologische systemen waarin fotosynthese plaatsvindt, ' zegt Hauer.
Het doel:organische zonnecellen
De onderzoekers hebben hun visie gegeven op het lichtverzamelingscomplex LH2 voor toekomstige toepassingen. "Zodra we de natuurlijke lichtoogstcomplexen begrijpen, we kunnen gaan nadenken over kunstmatige systemen voor inzet in fotovoltaïsche, ", zegt Hauer. De bevindingen kunnen de basis vormen voor toekomstige technologieën in fotovoltaïsche energie. Het doel is de ontwikkeling van een nieuwe organische zonnecel.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com